该研究依靠大约一百万次弱量子测量来揭示这一效应。
物理学家刚刚发现了一个奇特量子现象“负时间”的新证据，在这一现象中，光子似乎在其完全进入一团原子云之前就已经离开了它。
这个奇异的量子效应是由加拿大多伦多大学和澳大利亚格里菲斯大学的科学家通过实验揭示的。研究团队直接监测了光穿过原子时原子的变化。
他们并没有观测光子何时到达探测器，而是跟踪在光子穿过原子时，原子是否从基态跃迁到了激发态。
格里菲斯大学的理论量子物理学家、研究合著者霍华德·怀斯曼博士表示，这一结果不应被误解为实用时间旅行的证据。他补充道：“这一切都可以用标准物理学来理解，但这又是量子物理学中一个人们此前未曾料到的怪异特性。”
负时间效应
据科学家介绍，当一束光穿过一团原子云时，就会出现这种现象。光子（光的最小粒子）被原子吸收后会短暂消失，暂时转变为被称为原子激发的储存能量，随后再被发射出去。
1993年的一项研究指出，一些穿过这类原子云的光子似乎比预期更早到达探测器。在某些情况下，光脉冲似乎在脉冲中心完全进入原子云之前就已出现，这意味着一个负的渡越时间。
当时的科学家表示，这一效应背后或许有更简单的原因。他们声称，脉冲前部的光子可能本来就比后部的光子更容易穿过去，从而造成了传播更快的错觉。
怀斯曼告诉媒体：“人们一直在说服自己，这事其实并没有听起来那么疯狂。”现在，为了最终检验这种效应是否真实，他和同事们改变了方法，转而观察原子与光的相互作用。
检验奥秘
为了估算光子实际上在原子云内停留了多长时间，团队测量了原子处于激发态的时长。第二束光帮助他们检测到与原子激发水平相关的微小相移。
这使得原子能够实时揭示实验过程中正在发生的事情。结果与早期发现一致，原子似乎显示出负的相互作用时间。
量子系统对观测极其敏感，这意味着在某些情况下，进行测量可能会完全破坏整个现象。为了避免这一点，团队采用了“弱测量”方法。然而，尽管这种方法带来的干扰要小得多，但也会产生巨大的噪声。
为了得到清晰的信号，团队将实验重复了大约一百万次。在多个实验装置上收集数据花费了大约70个小时。怀斯曼表示，简单的光子与原子相互作用已经被研究了近一百年。他总结道：“过了这么长时间它仍能带来惊喜，这一事实本身就很有趣。”
研究人员现在的目标是研究那些从原子云散射出去的光子，而非穿过云的光子。一些理论预测，散射光子可能会携带额外的正激发时间，从而抵消负时间效应。
这项研究已发表在《物理评论快报》期刊上。
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