Trong thế giới cổ điển, chúng ta vốn quen với việc coi thời gian là một mũi tên chỉ bay theo một hướng duy nhất. Một chiếc cốc vỡ tan, entropy tăng lên, và quá trình đó là không thể đảo ngược. Tuy nhiên, ở cấp độ lượng tử, các quy luật của trò chơi này trở nên linh hoạt hơn nhiều. Các thí nghiệm gần đây với đồng hồ lượng tử cho thấy: trong những điều kiện nhất định, hướng của "mũi tên thời gian" không chỉ bị mờ nhạt đi mà còn có thể tồn tại ở trạng thái chồng chập.
Các nhà vật lý đang nghiên cứu những hệ thống mà ở đó các mối tương quan lượng tử cho phép đảo ngược cục bộ quá trình nhiệt động lực học. Hãy tưởng tượng một hạt lượng tử tương tác với một chiếc đồng hồ. Do nguyên lý chồng chập, hạt này có thể tồn tại trong một trạng thái mà sự tương tác với đồng hồ sẽ kích hoạt đồng thời cả quá trình tăng và giảm entropy.
Điều này không có nghĩa là thời gian "trôi ngược" theo cách hiểu thông thường. Nó có nghĩa là hệ thống không hề "lựa chọn" hướng của mũi tên thời gian cho đến thời điểm phép đo được thực hiện. Hệ thống tồn tại trong một trạng thái lượng tử kết hợp cả hai kịch bản trên.
Điều này mang lại giá trị gì cho khoa học? Trước hết, nó giúp chúng ta hiểu được những giới hạn cơ bản về độ chính xác của các phép đo. Nếu entropy có thể biến thiên, điều đó có nghĩa là giới hạn chính xác của đồng hồ không chỉ phụ thuộc vào sự ổn định của bộ tạo tần số, mà còn phụ thuộc vào các tương tác nhiệt động lực học với môi trường lượng tử. Về lâu dài, khám phá này có thể cải thiện hiệu suất của máy tính lượng tử và các cảm biến có độ chính xác cao vốn cực kỳ nhạy bén với những thay đổi năng lượng nhỏ nhất.
Chúng ta đang dần ngừng coi thời gian như một nền tảng ngoại cảnh tĩnh lặng và bắt đầu nhìn nhận nó như một biến số động phụ thuộc vào trạng thái của hệ thống. Việc nghiên cứu những "biến động thời gian lượng tử" này chính là chìa khóa để hiểu được ranh giới nơi cơ học lượng tử kết thúc và thực tại quen thuộc của chúng ta bắt đầu.
Nếu ở cấp độ lượng tử, thời gian vận hành như một biến số thay vì một hằng số, liệu đã đến lúc chúng ta cần xem xét lại cách đo lường các sự kiện ở quy mô cực nhỏ hay chưa?
