Mazākā un noslēpumainākā kvantu pasaule uzdrošinās izaicināt mūsu fundamentālās idejas par laiku un telpu zem pazīstamās realitātes virsmas. Šajā mini pasaulē „pirms” un „pēc” jēdzieni burtiski izšķīst, tāpēc divi notikumi var notikt viens otram un gūt panākumus. Tas nozīmē, ka notikums A var notikt pirms B. un otrādi.
Šo ideju sauc par „kvantu maiņu”, un pirmo reizi tika ierosināts 2009. gadā. Iepriekšējie eksperimenti ir parādījuši, ka A var pirms vai realizēt B notikumu, taču pētījumā nevar apstiprināt, ka tajā pašā vietā notika divi scenāriji.
Lai precīzi noteiktu, kur notikuši šie cēloņu pārkāpumi, pētnieki īstenoja vienu kvantu slēdzi ar nedaudz atšķirīgu arhitektūru. Jaunais dizains ļāva eksperimentāli pierādīt, ka A notiek pirms un pēc notikuma B ne tikai tajā pašā laikā, bet arī tajā pašā vietā. Zinātnieki ir ieprogrammējuši un novērojuši, kā fotons (gaismas kvantu daļiņa) pārvietojas pa mērķi, kas spēj izvēlēties vienu no diviem veidiem.
Fotonu uzskata par daļiņu un viļņu. Ja zinātnieki to izmantoja ar horizontālu polarizāciju (viļņi svārstījās), tad fotonam būtu jāiet uz A un tad jāpārvietojas atpakaļ, lai aizietu B (tas ir, A notika pirms B). Ja mēs runājam par vertikālu fotonu, tad B nāk vispirms un tad A (B nāk taisnība pirms A). Tomēr kvantu pasaulē, kurā dominē dīvainā superpozīcijas parādība. Tajā fotoni var būt gan horizontāli, gan vertikāli polarizēti. Arī šeit atceras slaveno Šrēdingera kaķa paradoksu, kur kvantu pasaulē tas var būt gan dzīvs, gan miris.
Tiesa, ir triks: fiziķi nevar redzēt vai izmērīt fotonus. Fakts ir tāds, ka pats mērīšanas akts iznīcina superpozīciju, jo tas piespiež fotonus izvēlēties, kādā secībā sekot. Tā vietā pētnieki izmantoja vairākus šķēršļus optisko elementu (lēcu un prizmu) veidā, kas netieši padarīja abus notikumus atšķirīgus.
Kad fotoni šķērsoja ceļus, lēcas un prizmas mainīja katra fotona viļņu formu. Tas pārveidoja to polarizāciju (virzienu). Brauciena beigās var izmērīt jauno polarizāciju. Komanda ir izveidojusi dažādus optiskos elementus, lai veiktu daudzus testus ar dažādiem parametriem. Mērījumu kombinācija kalpoja kā „cēloņsakarības liecinieks” - vērtība kļuva negatīva, ja fotoni vienlaicīgi izturēja abus ceļus.
Izrādījās, ka tad, kad fotoni bija superpozīcijas stāvoklī, cēloņsakarības liecinieks kļuva negatīvs, norādot, ka fotoni ceļoja abos virzienos. Tas nozīmē, ka viņiem nebija “pirms” un “pēc”.
