Вперше в історії фізики зупинили квантовий процес і запустили його у зворотньому напрямку

Фізики з Віденського університету вперше продемонстрували можливість повернути квантовий стан фотона до попереднього етапу його еволюції з точністю понад 95%. Експеримент, що досліджує фундаментальні принципи квантової оптики та обробки інформації, дозволив змінити внутрішній стан частинки без прямого спостереження — без руйнування її квантових властивостей.

Об’єктом дослідження став кубіт — базова одиниця квантової інформації, здатна перебувати у кількох станах одночасно. Метод не передбачає зворотного руху часу, а лише інверсію квантового процесу. Ключовим елементом став «квантовий перемикач» — пристрій, що дозволяє виконувати дві операції у суперпозиції, без визначеного порядку. Це створює інтерференційний ефект, який блокує прямий розвиток системи. За словами керівника проєкту Філіпа Вальтера, це один із найскладніших експериментів, коли-небудь реалізованих для одного фотона.

У лабораторії фотони проходили через інтерферометри та оптичні волокна, де їхній рух контролювали електрооптичні перемикачі. Поляризаційні стани використовувалися як носії інформації, а хвильові пластини формували необхідну комбінацію операцій для інверсії. Ефективність методу оцінювали за показником фіделітету — ступенем збігу початкового і фінального станів, який виявився надзвичайно високим.

На думку дослідників, технологія може знайти застосування у квантових обчисленнях — зокрема, для корекції помилок без втручання в сам процес, створення точніших сенсорів або стабільніших квантових пам’ятей. Наразі метод працює лише на рівні окремих фотонів, але в перспективі його можна буде адаптувати до інших платформ — надпровідних квбітів чи іонних пасток.

Результати дослідження опубліковані в журналі Opti­ca. Вони відкривають нові можливості для управління квантовими системами без порушення їхнього стану — один із ключових викликів у розвитку квантових технологій.