根據我們在日常生活中所認識到的因果律，一件事的發生會導致另一件事的發生。但在量子領域，這句話並不總是正確的。根據最近的一項研究，一種新的量子裝置可以把兩起事件的順序搞亂，使它們同時在兩個順序中發生。
該研究作者之一、澳大利亞昆士蘭大學的物理學家Jacqui Romero博士表示，在日常生活中，我們習慣於思考有明確順序的事件，例如，在早上，我們可能會在洗臉前刷牙，反之亦然。但在量子領域，兩者都可以同時發生，這使得我們不可能知道哪一個是最先出現的。
為了證明這一點，物理學家制造出了一種特殊的量子裝置——量子開關。通過這樣的裝置，當一個粒子處於所有可能位置的疊加態時，將會發生多個操作。
根據這項研究，量子開關的工作原理是把光粒子通過一系列的兩種操作——標記為A和B——以此來改變光的形狀。這些光子可以沿著兩條不同的路徑在A和B之間運動。光子沿著一條路徑，A在B之前發生；而在另一條路徑上，B發生在A之前。
在實驗中，光子所走的路徑是由它的偏振方向決定的。所謂的偏振方向是指電磁波的擺動方向——上下或者左右。那些具有水平偏振方向的光子先是經歷操作A，而那些具有垂直偏振方向的光子則先是經歷操作B。
然而，由於反直覺的疊加態量子特性，光子可以同時具有水平和垂直偏振。在這種情況下，光子既經歷了A先於B，又經歷了B先於A。
量子開關想法提出者、但沒有參與這項實驗的牛津大學和香港大學的物理學家Giulio Chiribella教授表示，這一結果標誌著“控制量子物理學新系統的第一步”。
另一個研究小組此前也建立了類似的量子開關，但這個新的量子裝置消除了模糊性。在早期的量子開關中，如果A出現在B之前，那麼，光子會穿過儀器的一個稍微不同的部分，而不是B在A之前出現。這種差異使在兩個順序中同時執行兩個相同的操作變得不那麼清晰。在這個新的量子開關中，不管哪個操作先出現，光子都是穿過同一個點。
根據這項新研究，量子開關可能在量子通信和量子計算中很有用，它能提供一種通過在信息都被打亂的信道中進行通信的能力。
想象一下，你給朋友打電話，讓你的聲音完全失真。如果你通過另一個嘈雜的電話線發送那難以辨認的信息，你的信息仍然是什麼有用信息都沒有的噪音。然而，這種情況在使用量子開關時不一定是正確的。研究人員發現，如果光子在疊加態中通過兩個這樣的噪聲信道——在信道B之前通過信道A並且同時在信道A之前通過信道B，這樣一些信息可以被提取出來，從而實現通信。
Chiribella教授表示，這是他發現的最神奇的東西之一。
目前，這項研究已經刊載於《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。
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