未来影响过去？

　　在量子世界，不确定性是一大基本法则：粒子状态并非完全不可知，只是在测量之前无法确定，而测量行为本身可以令粒子坍塌到一个确定的状态。日前，在发表于Physical Review Letters的一篇论文中，华盛顿大学艺术与科学学院物理学助理教授Kater Murch提出了一种减小不确定性的方法，可以把猜中的概率从50％提高到90％。

　　Murch在其实验中，把超导电路放在一个微波腔里，再往微波腔中导入一些微波光子，微波光子的量子场将与超导线路互相作用。当光子离开微波腔时，身上便已经携带着量子系统的信息了。这样一来，超导线路的量子态就被测量出来了。这种微弱的非谐振测量的好处是它并不会影响量子比特，而强谐振测量采用与能级间的能量差谐振的光子进行测量，结果超导电路瞬间会随机进入其中的一个态。

　　Murch据此设计了一种量子猜谜游戏：每轮游戏开始时，让量子比特处于叠加态，然后进行一次强测量，但是把答案隐藏起来，接着用弱测量法对系统进行追踪测量。最后尝试猜测被藏起来的答案。

　　“如果用波恩方程进行正推，正确率仅为50%，”Murch阐述道，“也可以用因果矩阵进行反推，即把所有的方程进行翻转，这种方法也行得通。而猜中率并没有得到提升。”但如果双管齐下，把量子系统在目标时间之后的演化信息与目标时间之前的演化信息相结合，就可以得到所谓的“后见之明”，它的准确度高达90%。

　　量子猜谜游戏为开放系统的量子计算和量子控制提供了一个途径，但是也反映了一些更深层次的物理问题。“我总觉得测量可以分解量子力学的时间对称性，”Murch说，“如果我们测量处于叠加态的粒子，而粒子坍缩至其中一个量子态，那么，这就表明这个过程的时间在向前移动。”

　　而在量子猜谜实验中，时间对称性再度出现。胜算提高说明被测量的量子态一定程度上既包含过去的信息也包含未来的信息。意味着经典物理世界众所周知的单箭头时间轴在量子世界是双箭头的。

　　“我们还不清楚为什么无数粒子组成的现实世界中，时间只会向前流动，熵只会不断增加。”Murch补充道，“但是很多人正在思考这个问题，我希望数年之后这个问题能够得到解决。”（郑丁葳）

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