Mniejszy i bardziej tajemniczy świat kwantowy ośmiela się rzucić wyzwanie naszym podstawowym ideom dotyczącym czasu i przestrzeni pod powierzchnią znanej rzeczywistości. W tym mini-świecie pojęcia „przed” i „po” dosłownie się rozpadają, więc dwa wydarzenia mogą poprzedzać się nawzajem i odnosić sukcesy. Oznacza to, że zdarzenie A może wystąpić przed B. i odwrotnie.
Ten pomysł nosi nazwę „przełączania kwantowego” i został po raz pierwszy zaproponowany w 2009 roku. Poprzednie eksperymenty pokazały, że A może poprzedzać lub być realizowany w zdarzeniu B, ale badanie nie może potwierdzić, że dwa scenariusze wystąpiły w tym samym miejscu.
Aby dokładnie określić, gdzie doszło do tych naruszeń przyczynowych, naukowcy wdrożyli jeden przełącznik kwantowy o nieco innej architekturze. Nowy projekt pozwolił eksperymentalnie wykazać, że A występuje przed i po zdarzeniu B, nie tylko w tym samym czasie, ale także w tym samym miejscu. Naukowcy zaprogramowali i zaobserwowali, jak foton (cząstka kwantowa światła) porusza się wzdłuż celu, zdolny do wyboru jednego z dwóch sposobów.
Foton jest uważany za cząstkę i falę. Gdyby naukowcy użyli go z polaryzacją poziomą (fale oscylują), wtedy foton musiałby przejść A, a następnie przesunąć się do tyłu, aby przejść do B (to znaczy, A stało się przed B). Jeśli mówimy o pionowym fotonie, to B jest pierwszy, a następnie A (B pojawia się przed A). Jednak w świecie kwantowym zdominowanym przez dziwaczne zjawisko superpozycji. W nim fotony mogą być spolaryzowane zarówno poziomo, jak i pionowo. Tutaj znowu przypomina się słynny paradoks kota Schrödingera, gdzie w świecie kwantowym może on być zarówno żywy, jak i martwy.
To prawda, że istnieje sztuczka: fizycy nie widzą ani nie mierzą tego, co robią fotony. Faktem jest, że sam pomiar niszczy superpozycję, ponieważ zmusi fotony do wyboru w jakiej kolejności. Zamiast tego naukowcy wykorzystali szereg „przeszkód” w postaci elementów optycznych (soczewek i pryzmatów), które pośrednio odróżniały te dwa zdarzenia.
Gdy fotony przechodziły przez ścieżki, soczewki i pryzmaty zmieniały kształt fal każdego fotonu. Zmieniło to ich polaryzację (kierunek). Pod koniec podróży możesz zmierzyć nową polaryzację. Zespół stworzył różne elementy optyczne do przeprowadzania wielu testów o różnych parametrach. Kombinacja pomiarów posłużyła jako „świadek przyczynowy” - wartość stała się negatywna, jeśli fotony przeszły obie ścieżki jednocześnie.
Okazało się, że gdy fotony znajdowały się w stanie superpozycji, świadek przyczynowy stał się negatywny, wskazując, że fotony podróżowały w obie strony. Oznacza to, że dla nich „przed” i „po” nie istniały.
