量子理論的基礎之一就是粒子同時可以存在兩種甚至更多的狀態。最新發表在《自然.通信》(Nature Communications)期刊上的研究稱,科學家證明時間也可以有量子態。

研究者之一美國史蒂文斯理工學院(Stevens Institute of Technology)的物理學家伊戈.皮科夫斯基(Igor Pikovski)說:「順序性事件將變得也有量子特性。我們看到在量子時間序列中,事件的『因』和『果』沒有明顯的區別。」

這是首批對時間的量子特性進行研究的項目之一。正常的時間可以用箭頭表示,或前進或後退;時間的量子態中因果可以同時以前進或後退的方向存在。

他們設計了一個假想的實驗來證明,把原本兩個看似矛盾的理論——量子力學和萬有引力合併到一起。「我們想要了解:當把一個質量大到可以影響時間的物體置於量子態中會怎樣?」澳洲昆士蘭大學物理學家麥格達麗娜.基奇(Magdalena Zych)說。

愛因斯坦的萬有引力理論認為,在巨大質量的物體附近,時間場慢了下來。

「如果兩艘太空船受令在同一時刻互相開火,並躲閃對方的攻擊。先開火的太空船就會摧毀另一艘。在愛因斯坦理論下,強大的敵人可能會利用萬有引力定律,把一個大質量物體,比如一個星球,放到飛船的旁邊使其時間慢下來。」「由於時間被放慢,離大質量物體最遠的飛船就能最早開火,摧毀另一艘。」

而量子力學說,任何物體都可以處在一種疊加狀態。基奇說,如果敵方把星球置於量子疊加態,時間的量子態就出現了。「這時事件發展的順序就是一種全新的秩序,任何一方都既不是先開火或後開火,而是處於量子態,即既是先開火也是後開火。」

研究者稱,在量子電腦時代,利用時間的量子態運算可能會比固定順序態的電腦快。

昆士蘭大學研究員費波.科斯塔(Fabio Costa)說:「我們現在朝量子電腦方向研究,簡單來說,運行任務可以穿越時間軸,將比固定順序運算的電腦更有效率。」◇