Понятие «временного кубита» появилось совсем недавно: оно было предложено израильским физиком Яковом Блохом в ноябре 2025 года. Речь идет о квантовой системе, которая может развиваться одновременно в двух противоположных временных направлениях. Такой кубит позволяет физикам управлять направлением, в котором разворачивается квантовый процесс.

Блох предложил проверить это экспериментально: разделить путь квантовой частицы на два, создать вдоль этих путей противоположно направленные магнитные поля, а затем вновь соединить их. Интерференционная картина, возникающая при воссоединении, могла бы показать, как связаны между собой два противоположных процесса эволюции.

Пока что эта идея остается сугубо теоретической; однако физик Тай Хён Юн из Корейского университета подхватил эту мысль и развил ее в совершенно ином направлении, пишет Science Alert. Он разработал теорию «однофотонного временного кубита, порожденного квантовым вакуумом», — и показал, что эксперимент, проведенный им и его коллегами в 2018 году совсем для других целей, уже продемонстрировал этот эффект на практике.

Вместо того чтобы использовать магнитные поля для обращения эволюции вращающейся частицы, Юн обратился к свету. В его методе применяются два кристаллических источника, генерирующих пары запутанных фотонов; при этом один фотон из каждой пары выступает в роли однофотонного кубита. Этот подход получил название «интерферометрия на основе запутанных нелинейных двухфотонных источников» (ENBS-интерферометрия).

Направление конкретного квантового взаимодействия при этом регулируется путем изменения фазы света, используемого для генерации фотонов. Сдвиг фазы на половину цикла приводит к обращению квантового взаимодействия — не потому, что время начинает течь вспять, а потому, что математический процесс, управляющий этим взаимодействием, начинает протекать в противоположном направлении.

В квантовой механике эволюция системы во времени описывается математическим выражением, называемым гамильтонианом. Именно он определяет, как квантовое состояние системы меняется с течением времени. Поменяйте знак гамильтониана — и система начнет развиваться так, будто само время пошло вспять, проходя в обратном порядке те изменения, которые иначе произошли бы с ней. Метод Юна не обращает весь гамильтониан целиком, только ту часть, которая отвечает за контролируемое им взаимодействие. Это создает два противоположных направления квантовой эволюции.

Однако два противоположных направления сами по себе еще не образуют временной кубит. Нужна еще суперпозиция, при которой оба направления существуют одновременно. Именно здесь важную роль начинает играть общий лазерный луч. Обычно при генерации пары фотонов информация о том, в каком именно кристалле они возникли, сохраняется. Она препятствует созданию когерентной суперпозиции, необходимой для существования кубита. Но, подавая свет от одного когерентного лазерного источника в оба кристалла, можно подавить эту информацию. В результате получается однофотонный кубит, кодирующий не просто два разных пути, а два противоположных направления квантовой эволюции.

В эксперименте 2018 года Юн и его коллеги продемонстрировали зависящее от фазы поведение и интерференцию, которых требует его новая теория. Пересмотрев уже собранные данные, Юн показал, что эту экспериментальную установку можно считать реализацией однофотонного временного кубита.

Недавно физики впервые создали сверхпроводник I рода, который обладает признаком, присущим сверхпроводникам II рода: он способен нарушать математическую Т-симметрию. Подобные «топологические квантовые материалы» могут пригодиться для защиты квантовой информации, делая ее менее уязвимой к помехам.