Kansainvälinen fyysikoiden ryhmä on juuri kumonnut myytin mahdottomasta: valon hiukkanen voi ”elää” negatiivisen ajanjakson aktivoituneessa atomissa, lentäen kaasumaisen pilven läpi.
Tämä löytö, joka on kaukana aikamatkailun fantasiasta, lupaa uusia lähestymistapoja säteilyn ja aineen vuorovaikutuksen analysointiin sekä kvanttiskannaukseen, korostaen kvanttiparadoksien syvyyttä.
Vuonna 2022 kanadalaiset tutkijat Suomen yliopistosta, johtanaan Efraim Steinberg, havaitsivat epätavallisen ilmiön. Kun valokvantti tunkeutuu atomipariin aiheuttaen elektronin siirtymisen, sen ”aika” tällaisessa tilassa on nolla – tai jopa negatiivinen – verrattuna hiukkasiin, jotka liukuvat ohi häiriöittä. Tämä haastaa intuition, mutta se vahvistetaan tarkkojen laskelmien avulla.
Teoreettisen perustelun saamiseksi tiimi yhdisti voimansa kollegoidensa kanssa Massachusetts Institute of Technology -yliopistosta, Griffithin yliopistosta ja Intian tieteellisen tutkimuksen instituutista.
Heidän mallinsa, joka on esitetty APL Quantum -julkaisussa, sisältää yksittäisen fotonin lähettämisen kontrolloituun ympäristöön, jossa on ”pehmeä” seuranta – heikko säde, joka seuraa aktivoitumista jokaisessa vaiheessa. Signaalin integraali paljastaa ”keston” viritetyssä vaiheessa ennen poistumista pilvestä.
Tietojen analysointi järkytti jopa tekijöitä: keskimääräinen aktivointijakso on negatiivinen. Samalla se korreloi klassisen ryhmäviiveen kanssa. Howard Wiseman, johtava analyytikko Griffithistä, tarkentaa eroa: negatiivinen viive on vain optinen illuusio, kun impulssin etureuna ohittaa huipun ja sironta peittää hännän.
Mutta tässä mitataan juuri läpäisevien fotonien vaikutus atomien stimulaatioon, jossa ”etummaiset” hiukkaset yllättäen hallitsevat keskimäärin, kumoten satunnaisen heijastuksen odotukset.
Hypoteesin vahvistamiseksi kokeilijat kehittivät laitteistoa: kaksi vastakkaista laseria heitettiin ylikylmään 85Rb:hen (60–70 mikrokelviniin). Toinen kantoi potentiaalia aktivointiin ja läpäisyyn/hajontaan, toinen vaiheensiirtoihin, jotka ilmoittivat virityksestä. Laitteiston vakaus ja hiljaisuus takasivat tarkkuuden. Tulos: -0,82 (virhe 0,31) – +0,54 (virhe 0,28) perusajan yksiköissä τ₀ (10–20 nanosekuntia), mikä todistaa miinusarvon todellisuuden ”siirretyille” kvanteille.
Steinberg myöntää: aiemmin negatiiviset arvot yhtälöissä sivuutettiin matemaattisena artefaktina, selittäen ne vain piikkien siirtymillä. Nyt ne saavat painoarvoa, mikä kannustaa miettimään uudelleen ”negatiivisen välin” olemusta.
Jonte Hans, kvanttiasiantuntija Newcastlesta, joka ei osallistunut projektiin, varoittaa kirjaimellisuudesta: tällaiset poikkeamat voivat aiheuttaa loogisia ansioita, mutta ne viittaavat kontekstuaalisuuteen – piirteeseen, jossa erilaiset havainnot paljastavat yhteensopimattomia puolia vaikuttamatta kohteeseen. Hänen mielestään tämä tarjoaa edun tehtävissä, joissa klassinen teoria epäonnistuu, viittaen käytännön sovelluksiin laskennassa.
