In der klassischen Physik ist eine Umkehr des Zeitverlaufs nicht möglich. Ein Glas, das zu Boden fällt und zerbricht, lässt sich nicht wieder zusammensetzen und auf die Anrichte zurückstellen. Dem widerspricht der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik.
Zeit in Quantensystem läuft rückwärts
Anders sieht das in der Quantenwelt aus. Physiker:innen aus Wien ist es jetzt gelungen, in einem Quantensystem die Zeit rückwärts laufen zu lassen, also dessen Entwicklung wieder in den Anfangszustand zu versetzen. Dabei mussten sie diesen Anfangszustand gar nicht kennen, wie sie im Fachjournal „Optica“ berichten.
Als Grundlage für das Experiment diente dem Team um Philip Walther von der Universität Wien und dem Wiener Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften ein von theoretischen Physikern um Miguel Navascués entwickeltes universelles „Rewinding-Protokoll“.
Um zu zeigen, dass Veränderungen in einem Quantensystem tatsächlich umgekehrt werden können, nutzten die Forscher:innen ultraschnelle optische Faserkomponenten und ein Free-space-Interferometer. Letzteres war als Quantenswitch angeordnet, wie es in einer Mitteilung der Uni Wien heißt.
Forscher verändern Polarisation eines Photons
Im Rahmen des Experiments – laut Walter eines der schwierigsten, das bisher für ein einzelnes Photon aufgebaut wurde – veränderten die Forscher:innen die Polarisation des Photons. Darüber hinaus wurde die Entwicklung des Photons mit einer zweiten Operation überlagert.
Dank dieser zweifachen Anwendung des Quantenswitches konnte die Zeit rückwärts laufen gelassen werden. Das Lichtteilchen erreichte den Ausgangszustand, wie der Standard schreibt.
Wechselwirkungen mit dem Quantensystem unbekannt
„Bemerkenswert ist, dass für dieses Protokoll nicht einmal die Art der Wechselwirkungen mit dem Quantensystem bekannt sein muss“, sagt Peter Schiansky, Erstautor der Veröffentlichung in „Optica“.
Die „Maschine“ der Wiener Forscher:innen könne „eine Entwicklung, die wir nicht kennen, umkehren“, so Walther. Das Rewinding-Protokoll sei dabei für diese Größe der Systeme allgemein gültig.
Praktische Anwendung in Quantencomputern
Walther zufolge habe das Ganze aber auch technologische Anwendungsmöglichkeiten. Würde das Protokoll in Quantenprozessoren integriert, könne man damit Fehler oder ungewollte Entwicklungen wieder rückgängig machen.
