在量子物理中,同时精确测量粒子的位置和动量是不可能的——海森堡不确定性原理正是如此表述的。然而,中国山西大学的一个研究团队表明,如果不仅向前看、还向时间回溯,这一限制是可以被绕过的。
研究人员将52十亿个铷原子收集在一个小型玻璃腔室中。激光将它们的自旋排列成一个统一的量子系统,随后第二束激光测量了位置和动量。科学家没有采用常规方法,而是使用了弱测量,同时纳入所关注时刻之前和之后的数据。实验连续进行了84分钟。
结果超出了预期:对非对易变量的估计精度比海森堡极限高出20%。不确定性原理并未因此被违反——只是概率的计算方式不同了,把系统的“过去”和“未来”都考虑了进去。
这里常用的类比是:只凭球在某一时刻的位置来猜测它的轨迹。如果再加入球此前在哪里、之后会飞向何处的信息,不确定性就会急剧下降。实验中的回溯方案正是这样运作的。
这为更精确的量子传感器和时钟开辟了道路,而在这些领域,回溯数据早已司空见惯。未来,该方法可以通过纠缠得到增强,但目前它仍停留在预印本阶段。
相关结果于2026年十一月以预印本形式发表在arXiv上,尚未经过同行评审。团队指出,该方法将轨迹与纠缠策略结合起来,用于量子增强探测。
只要重新审视测量过程本身,量子计量学的基本限制就不像人们以为的那样严苛。


