由埃夫莱姆·斯坦伯格带领的多伦多大学加拿大研究小组与澳大利亚格里菲斯大学的理论物理学家霍华德·怀斯曼合作，通过实验证实了一种看似矛盾的量子效应。那些成功穿过原子云的光子，平均而言，会导致这些原子产生负激发时间。
实验核心原理
研究人员向冷铷原子云发射了极弱的共振光脉冲，其本质上是单个光子。在共振频率下，原子应当吸收并重新发射光子，从而暂时进入激发态。
在此过程中，大部分光子会被散射。但有一小部分光子会穿透过去。问题的关键在于：这些穿过的光子以激发态的形式在原子内部停留了多长时间。
常规测量方法会因为量子芝诺效应而破坏这一物理过程。因此，研究团队采用了弱测量技术：让另一束极弱的辅助激光通过原子云，并根据其微小的相位偏移来确定原子的平均激发程度。这种方法几乎不会干扰过程本身，但需要海量的统计数据支撑。
在经过约数千万次循环测量以及长达数十小时的数据采集后，通过后选择技术（即仅筛选出光子确实穿过云团并被探测到的情况），科学家们得到了明确的结果。
简单理解负时间
这里的负时间是指原子由于与那些成功穿过的光子发生相互作用，而处于激发态的平均时间。
实验结果显示该数值为负数，例如对于窄带脉冲，约为通常正激发时间的 -0.8 倍。
这并不意味着：
- 光子在时间中倒流；
- 因果关系被打破；
- 原子在通常意义上的光子到达之前被激发。
其真实含义如下：
以往，负群延迟（即光脉冲峰值离开介质的时间早于应有时间）常被解释为脉冲形状的重塑，即介质切掉了脉冲后部，导致只有前沿通过。因此，这曾被认为仅仅是一种数学上的幻象，而非真实的物理相互作用时间。
在这次新实验中，研究人员直接向原子本身提问：你们因为那个穿过的光子而被激发了多久？
原子给出的回答是：负时间。这一回答与通过观察光子到达时间测得的负群延迟完全吻合。
由此可见，负时间并非脉冲形状造成的错觉。它在物质状态中有着直接的物理体现。在量子力学中，通过弱值理论，由于概率幅的干涉，成功穿过的光子的平均相互作用时间确实可以是负数。
核心原理解释：在量子世界中，光子表现得像概率波而非硬球。当量子波穿过原子云时会发生相互作用并产生干涉效应。当光子成功穿过介质时，其波动特性以特定方式叠加，使得原子处于激发态的概率在数学上变成了负值。
这里的负时间是一个特定的量子物理量，它揭示了波干涉是如何为成功穿过的粒子扣除相互作用时间的。
研究意义
这证实了负群延迟是量子光与物质真正的物理特性，而不仅仅是某种便捷的数学伎俩。这一效应在很久以前就有理论预言，并在 1993 年的光子隧穿实验中被观察到，但当时的物理意义仍存争议。
现在的质疑声减少了：原子确实感受到了这种负时间。
科学家强调：这并非制造时间机器。这是标准量子物理在应用弱测量和后选择时的独特性质。在包括散射光子在内的完整图景中，因果律和时间的总体正向性依然得以维持。
该团队计划进一步研究那些被散射的光子，以了解正负时间如何在总体统计中实现相互补偿。
