En mindre och mer mystisk kvantvärld vågar utmana våra grundläggande idéer om tid och rum under ytan av en känd verklighet. I denna mini-värld upplöses begreppen "före" och "efter" bokstavligen, så två händelser kan föregås och lyckas i varandra. Det vill säga händelse A kan inträffa före B. och vice versa.
Denna idé kallas "quantum switching" och föreslogs först 2009. Tidigare experiment har visat att A kan föregå eller förverkligas i händelse B, men studien kan inte bekräfta att två scenarier inträffade på samma plats.
För att bestämma exakt var dessa kausalbrott inträffade genomförde forskarna en kvantomkopplare med en något annorlunda arkitektur. Den nya konstruktionen fick experimentera att demonstrera att A förekommer före och efter händelse B, inte bara samtidigt, men också på samma plats. Forskare har programmerat och observerat hur en foton (en kvant partikel av ljus) rör sig längs ett mål, som kan välja på två sätt.
En foton betraktas som en partikel och en våg. Om forskare använde det med horisontell polarisation (vågor oscillerar), skulle fotonet behöva gå A och sedan flytta bakåt för att gå B (det vill säga A har hänt före B). Om vi pratar om en vertikal foton, kommer B först och sedan A (B kommer sant före A). Men i kvantvärlden dominerad av det bisarra fenomenet superposition. I det kan fotoner vara både horisontella och vertikalt polariserade. Här återigen återkallas den berömda paradoxen av Schrödinger katt, där i kvantvärlden kan den vara både levande och död.
Visst är det ett knep: fysiker kan inte se eller mäta vilka foton som gör. Faktum är att själva mätningen förstör superpositionen, eftersom den kommer att tvinga fotonen att välja i vilken ordning man ska följa. I stället använde forskarna ett antal "hinder" i form av optiska element (linser och prismer), vilket indirekt gjorde de två händelserna åtskilliga.
När fotonen passerade genom banorna ändrade linserna och prismorna formen av vågorna i varje foton. Detta förvandlade sin polarisering (riktning). Vid resans slut kan du mäta den nya polariseringen. Teamet har skapat olika optiska element för att utföra många tester med olika parametrar. Kombinationen av mätningar fungerade som ett "kausalt vittne" - värdet blev negativt om fotonen passerade båda vägarna samtidigt.
Det visade sig att när fotonerna befann sig i superposition, blev kausalvittnet negativt, vilket indikerar att fotonen reste på båda hållen. Det är för dem "före" och "efter" existerade inte.
