Nun sind Quantenphysiker aus Österreich einen Schritt weiter: Forscherinnen und Forschern der Universität Wien und der Österreichischen Akademie der Wissenschaften ist es gelungen, auf kleinster Ebene an der Uhr zu drehen. In einem Experiment haben sie es geschafft, in einem Quantensystem die Zeit rückwärts laufen zu lassen – also einen Zeitsprung auf Quantenebene zu vollführen, auf der denkbar winzigsten Ebene.
Das Gelingen dieser Zeitreisen auf Quantenebene war deshalb möglich, weil es sich bei dem Experiment um ein sehr kleines, steuerbares System handelte: die Physikerinnen und Physiker bewegten nur ein einzelnes Photon in der Zeit vor- und zurück und das ohne Einflüsse von außen.
In der Quantenmechanik ist die Zeitentwicklung aufgrund ihrer Unitarität von Natur aus umkehrbar, vorausgesetzt, man hat die Kontrolle über das betreffende System. Bemerkenswerterweise wurden in jüngster Zeit mehrere Protokolle zur Umkehrung unbekannter Unitarien in Szenarien demonstriert, in denen sogar die Wechselwirkungen mit dem Zielsystem unbekannt sind. Diese Protokolle sind durch ihren probabilistischen Charakter begrenzt, was die grundsätzliche Frage aufwirft, ob eine Zeitumkehr deterministisch durchgeführt werden kann. Hier zeigen wir, dass die Quantenphysik dies tatsächlich ermöglicht, indem wir die nichtkommutierende Natur der Quantenoperatoren ausnutzen und ein rekursives Protokoll für zweistufige Quantensysteme mit einer beliebig hohen Erfolgswahrscheinlichkeit demonstrieren. Unter Verwendung einer photonischen Plattform erreichen wir eine durchschnittliche Rückspulgenauigkeit von über 95 %. Unser Protokoll, das keine Kenntnis des zurückzuspulenden Quantenprozesses erfordert, ist in seiner Laufzeit optimal und bringt die Quantenrückspulung in einen Bereich von praktischer Relevanz.
