В нашем привычном макромире всё подчиняется строгой хронологии: причина всегда предшествует следствию. Однако команда физиков из Австрии экспериментально подтвердила, что в квантовой механике события могут происходить в суперпозиции разных временных порядков. Иными словами, событие А может быть причиной события Б, и одновременно с этим — следствием события Б. Главный прорыв в том, что ученым впервые удалось доказать это статистически, почти не опираясь на доверие к измерительным приборам.
В обычной жизни всё просто и немного скучно: вы отпускаете кружку, она падает и разбивается. Разбить кружку до того, как вы её отпустите, невозможно. Но квантовая физика славится своим умением игнорировать здравый смысл. Мы уже привыкли к тому, что частицы могут находиться в двух состояниях или местах одновременно (знаменитая суперпозиция). Теперь же ученые из Венского центра квантовой науки и технологий (VCQ) под руководством Карлы Рихтер посягнули на святое — на стрелу времени.
Их исследование, опубликованное в марте 2026 года в авторитетном журнале PRX Quantum, доказывает реальность так называемого неопределенного причинного порядка (indefinite causal order, ICO).
В классической физике, если у нас есть два последовательных действия (например, прохождение частицы через два фильтра, А и Б), они могут произойти только в фиксированном порядке: либо сначала А, потом Б, либо наоборот.
Неопределенный причинный порядок предполагает, что квантовая система может существовать в суперпозиции этих двух сценариев. Это всё равно что читать книгу с первой страницы до последней и с последней до первой одновременно, причем окончательный порядок событий определится только в тот момент, когда за процессом кто-то понаблюдает.
Чтобы проверить эту безумную идею на практике, команда Карлы Рихтер использовала хитроумное устройство — фотонный квантовый переключатель.
Они создавали пары запутанных частиц света (фотонов) и отправляли их в этот переключатель. Переключатель применял к фотонам две операции, но делал это так, что ни одна из них не была однозначно первой. То, по какому «маршруту» причинности пойдет фотон, определялось состоянием другой, контрольной квантовой частицы.
Самое главное достижение венской команды — это использование аппаратно-независимого метода (device-independent test). Дело в том, что предыдущие подобные эксперименты требовали полного доверия к оборудованию. Всегда оставался риск, что внутри лазеров и зеркал есть какой-то скрытый классический механизм, который просто искусно имитирует квантовую магию.
Чтобы исключить это, ученые адаптировали специальный математический тест — неравенство VBC (названное по именам теоретиков Тейна ван дер Лугта, Джонатана Барретта и Джулио Чирибеллы), которое работает по тому же принципу, что и знаменитые неравенства Белла. Математика говорит строго: если в мире существует только жесткая причинно-следственная связь, результат этого теста не может превышать значение 1.75.
Когда физики измерили вылетевшие из переключателя фотоны, их результат составил 1.83 (с точностью в 18 стандартных отклонений). Классическая причинность была официально сломана.
Здесь на придется включить внутреннего зануду и прояснить: течение времени не отменяется.
- Во-первых, эффект работает исключительно в изолированном микромире для одиночных фотонов. Ваш утренний кофе по-прежнему будет сначала вариться, а уже потом выпиваться.
- Во-вторых, сами авторы в оригинальной статье в PRX Quantum весьма сдержанны. Они честно отмечают, что в эксперименте всё ещё остаются так называемые «лазейки» (loopholes), связанные с потерей части фотонов при детекции. Так что пока это не безоговорочная победа, а скорее очень убедительная заявка на нее — «важный шаг к полностью независимому от устройств доказательству».
Казалось бы, зачем тратить миллионы на то, чтобы запутать один несчастный фотон во времени? Ответ прост: выгода.
Квантовые физики всё чаще рассматривают неопределенный причинный порядок не просто как философскую забаву, а как ценный физический ресурс (наравне с квантовой запутанностью). Эксперименты показывают, что операции, выполняемые без фиксированного порядка, работают эффективнее. В будущем на основе принципа ICO можно будет создавать более мощные квантовые алгоритмы, сверхточные датчики или абсолютно невзламываемые системы квантовой связи, над которыми сейчас активно работают лаборатории по всему миру.
Похоже, чтобы ускорить вычисления будущего, физикам придется окончательно отказаться от привычки расставлять всё по порядку.
Исследование: Richter, C. M. D. et al., «Towards an Experimental Device-Independent Verification of Indefinite Causal Order», PRX Quantum (Март 2026).
Читайте также: Иллюзия «сейчас» и квантовая стрела: почему время не течет, но мы все равно стареем
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.
