美國 Stevens Institute of Technology、Colorado State University 以及國家標準與技術研究院（NIST）的研究人員提出一項新理論，顯示時間可在量子疊加狀態中存在，同時以快慢兩種速度流逝。這項研究亦揭示量子技術如何為探討物理學基本奧秘提供新工具。 時間作為一個既神秘又平凡的基本概念，人們每日皆在使用，甚至在 GPS 等精準應用中亦然。
然而，人類對其理解仍相當有限。偉大物理學家如 Einstein 曾闡述時間流逝如何受運動與重力影響。但若加入量子理論層面，時間流逝便變得違反直覺。量子時間如何運作？根據相對論，每個時鐘皆有其獨有時間流逝，受速度與位置影響。例如，NIST 研究人員利用超精準時鐘證明，一個以 10 米/秒速度移動 5700 萬年的時鐘，將落後靜止時鐘 1 秒。這類似著名的雙生子悖論，即雙胞胎若其中一人高速旅行，兩人老化速度將不同。
時間的量子疊加狀態
從量子力學視角檢視時鐘運動時，其可處於疊加狀態，連帶時間流逝亦然。這類似 Schrödinger 著名思想實驗中的貓，貓同時死活，此處則是時間同時年輕與老化。「量子理論與相對論中，時間扮演截然不同角色，」Stevens Institute of Technology 理論物理助理教授 Igor Pikovski 在新聞稿中表示。「我們展示將兩者結合，可揭示傳統物理無法描述的時間流逝隱藏量子特徵。
」 逾十年前，Pikovski 已建議依量子理論，時間應處於疊加狀態，但實驗驗證頗具挑戰。如今，研究團隊相信新一代原子時鐘及其他量子技術可實現此演示。他們探討相對論時間與量子效應在原子時鐘中的交互，透過將捕獲單一離子如鋁與鐿的原子時鐘冷卻至絕對零度，再以雷射脈衝操控量子態。「原子時鐘現今敏感度極高，能偵測微小溫度下熱振動引起的時間差異，」參與研究的 Stevens Institute of Technology 博士候選人 Gabriel Sorci 表示。
「即使在絕對零度基態，量子漲落仍會影響滴答速率。」 研究人員更進一步操控真空本身，製造擠壓態，讓時鐘位置與速度展現量子行為。結果即相對論時間的顯現，其中疊加與糾纏出現，單一時鐘同時量測快慢滴答速率。這篇理論論文已刊登於 Physical Review Letters，團隊預計不久將進行實驗室驗證。
