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量子物理学中存在着一些古怪的、看似荒谬的现象: 原子和分子有时表现为粒子，有时表现为波;粒子可以通过“幽灵般的远距离作用”相互连接，即使是在很远的距离上;量子物体可以从它们的属性中分离出来。

现在，由多伦多大学的Daniela Angulo领导的研究人员揭示了另一个奇怪的量子结果:光子，光的波状粒子，可以花费负的时间快速穿过冷原子云。换句话说，光子似乎在进入一种物质之前就已经离开了。科学家花费了相当多的时间，从而在实验中观察到这一光子现象。

这项工作的想法是在2017年出现的。当时，斯坦伯格和他的实验室同事，当时的博士生约西亚·辛克莱，他们对光与物质的相互作用感兴趣，特别是一种被称为原子激发的现象：当光子通过介质并被吸收时，在介质中原子周围旋转的电子跃迁到更高的能级。当这些受激电子消失到其原始状态时，它们以重新发射的光子的形式释放吸收的能量，从而延长光通过介质的观测时间。

辛克莱的团队想要测量时间延迟（有时在技术上被称为“群体延迟”），并了解它是否取决于光子的状态:它是在原子云中分散和吸收的，还是在没有任何相互作用的情况下被传输的？当时，科学家们还找不到确定的答案。

经过三年的规划，他的团队研制出一种仪器，在实验室里测试这个问题。他们的实验包括在超冷铷原子云中发射光子，并测量原子激发的程度。实验中出现了两个惊喜：有时光子会毫发无损地穿过，但原子仍然会受到激发，而且持续的时间就像它们吸收了这些光子一样长。更奇怪的是，当光子被吸收时，它们似乎几乎立即被重新释放出来，远在原子返回到其基态之前——就好像光子平均比预期的更快离开原子。

研究小组随后与澳大利亚格里菲斯大学（Griffith University）的理论物理学家和量子物理学家霍华德怀斯曼合作，设计了一个解释。他们的理论框架表明，这些传输的光子花费的时间，作为一个原子激发与预期的群延迟获得的光，即使在似乎光子被重新发射之前的原子激发已经退去的情况下，完全匹配。

为了理解这个“惊奇”的发现，你可以把光子看作是模糊量子对象，其中任何给定的光子通过原子激发的吸收和再发射都不能保证在一定时间内发生，而是发生在时间值的概率范围内。正如该团队的实验所证明的那样，这些值可以涵盖单个光子的瞬时传输，奇怪的是，当它在原子激发停止之前结束时，时间竟然会给出一个负值——负时间。