Корейские физики описали однофотонный временной кубит

Физики из Университета Корё в Южной Корее разработали теоретическую модель однофотонного временного кубита. По их оценке, система с необходимыми свойствами уже была фактически реализована в эксперименте, который исследователи провели ещё в 2018 году, хотя изначально он ставил перед собой другую задачу.

Работу представил физик Тай Хён Юн. В новом препринте он описывает кубит, в котором квантовая система может находиться в суперпозиции двух противоположных направлений эволюции. Исследователь также показал, что фазозависимое поведение и интерференция, зафиксированные в прежних измерениях, соответствуют предсказаниям его модели.

Что такое временной кубит

Концепция временного кубита появилась недавно. В ноябре 2025 года физик Яков Блох из Тель-Авивского университета предложил описывать в таком виде квантовую систему, которая одновременно эволюционирует в двух противоположных временных направлениях.

Речь не идёт о путешествии частицы в прошлое или о буквальном обращении времени. В модели меняется направление математической эволюции квантового взаимодействия. В квантовой механике её описывает гамильтониан — математический объект, определяющий, как система изменяется во времени.

Подход Юна не обращает весь гамильтониан. Вместо этого исследователь предлагает менять знак той его части, которая отвечает за конкретное управляемое взаимодействие. Это позволяет описывать эволюцию процесса в противоположном направлении, не утверждая, что само физическое время начинает течь назад.

Как устроена предложенная система

В экспериментальной схеме используются два кристаллических источника, создающих запутанные пары фотонов. По одному фотону из каждой пары участвует в формировании однофотонного кубита. Направление квантового взаимодействия можно менять, управляя фазой света, который используется для генерации фотонов.

Сдвиг фазы на половину цикла меняет знак соответствующей части взаимодействия. Однако наличия двух возможных направлений недостаточно: для получения временного кубита они должны существовать одновременно в виде суперпозиции.

Для этого оба кристалла освещают от одного когерентного лазерного источника. Такая конфигурация позволяет подавить информацию о том, в каком именно кристалле появился фотон. Если происхождение фотона нельзя определить, противоположные квантовые эволюции могут интерферировать друг с другом.

В результате возникает однофотонный кубит, который кодирует не просто два разных пространственных пути, а два противоположных направления квантовой эволюции. По словам автора модели, именно это отличает предложенную систему от обычного кубита, в котором суперпозиция строится на других состояниях.

Почему результат пока нельзя считать полной демонстрацией

Юну не пришлось создавать новую экспериментальную установку. Он проанализировал результаты прежних измерений, в том числе эксперимента 2018 года. Эти данные уже содержали признаки, необходимые для его теории: зависимость поведения системы от фазы и наблюдаемую интерференцию.

При этом работа остаётся прежде всего теоретической интерпретацией существующих результатов. Поскольку модель проверяется на данных, собранных для другой цели, её нельзя считать идеальной экспериментальной демонстрацией временного кубита. Для окончательной проверки потребуется отдельный эксперимент, специально разработанный для проверки предсказаний этой концепции.