Квантовое «обращение времени»: физики показали детерминированную перемотку квантового состояния
Австрийские исследователи из Университета Вены и Института квантовой оптики и квантовой информации Австрийской академии наук продемонстрировали детерминированный протокол обращения времени в квантовой системе. Команда закодировала кубит в поляризации одиночного фотона и провела его через интерферометр Сагнака, где фотон подвергался двум эволюциям — условно U и V — в квантовой суперпозиции их порядков. За счёт интерференции путей экспериментаторы эффективно применяли обратную эволюцию и возвращали кубит к исходному состоянию.
Ключевые факты эксперимента:
- средняя точность (fidelity) «перемотки» превышала 95%;
- протокол не требует знаний о начальном состоянии, виде операторов U и V и конкретной динамике;
- подход реализован на платформе фотоники, но принципиально совместим с другими квантовыми архитектурами (ионами, холодными атомами и т. п.);
- протокол работает в реальном времени: откат на одну «единицу эволюции» занимает сопоставимое время.
Зачем это нужно квантовым компьютерам
В реальных квантовых устройствах ошибки возникают из‑за нежелательных взаимодействий с окружающей средой и нестабильности аппаратуры. Универсальный «откат» возвращает систему к предшествующему корректному состоянию до того, как ошибка успеет распространиться по вычислению. Это не замена существующим кодам коррекции ошибок, а новый класс инструментов управления эволюцией — особенно там, где параметры процесса неизвестны или слишком сложны для точного моделирования.
Тема «квантового обращения времени» получила новую волну внимания: крупные издания объяснили её практический смысл и ограничения для широкой аудитории, а в научном сообществе параллельно продвинулись важные элементы «инфраструктуры» метода.
Во‑первых, активно развивается сама технология квантового свитча — ключевого узла в описанном протоколе. Демонстрации более стабильных и масштабируемых архитектур свитча упрощают томографию процессов высокого порядка и открывают путь к более сложным сценариям управления эволюцией.
Во‑вторых, на пределе 2024–2025 годов появились работы по (квази)устройственно‑независимой сертификации неопределённого причинного порядка — эффекта, лежащего в фундаменте квантового свитча. Это важный шаг к строгой проверке того, что устройство действительно создаёт суперпозицию порядков операций, а значит — к воспроизводимости и переносу подобных «перемоток» в прикладные квантовые модули.
Наконец, продолжилось развитие теории «перевода» квантовых систем во времени (time translation): показаны границы возможного и невозможного (например, невозможность «ускоренной перемотки» в простейших сценариях) и оптимальные стратегии для обращения эволюции без знания внутренней динамики.
Итог: «обращение времени» в квантовом смысле уже вышло из разряда красивых парадоксов и стало инструментом точного квантового контроля. Следующий шаг — инженерные реализации на интегрированной фотонике и в платформах за пределами оптики.
