Nel nostro universo governato dalle leggi della fisica classica, la freccia del tempo scorre inesorabilmente in una sola direzione, spingendoci costantemente dal passato verso il futuro senza alcuna possibilità di appello. Tuttavia, quando ci addentriamo nel misterioso regno quantistico, le regole classiche della materia vengono meno, al punto che persino la rigida direzione temporale potrebbe diventare qualcosa di plasmabile e manipolabile a nostro piacimento. La capacità di controllare il verso in cui si evolve un determinato sistema potrebbe offrire approcci operativi completamente inediti per l’elaborazione delle informazioni, con implicazioni tecnologiche a dir poco straordinarie per l’informatica avanzata e il calcolo ad alte prestazioni. Un team di fisici coreani ha infatti recentemente dimostrato l’esistenza di un particolare qubit i cui processi possono letteralmente scorrere a ritroso, svelando infine un paradosso quasi ironico che ha sorpreso l’intera comunità scientifica: per accorgersene, gli studiosi sono dovuti materialmente tornare indietro nel tempo ai dati di un vecchio esperimento.
L’intuizione del qubit temporale e il ruolo della luce
Il concetto di qubit temporale è nato in tempi molto recenti. È stato proposto nel novembre del 2025 in un documento del fisico Yakov Bloch dell’Università di Tel Aviv. L’idea alla base non prevede una vera e propria macchina del tempo da film di fantascienza, quanto piuttosto un sistema quantistico capace di evolversi in 2 direzioni temporali opposte nello stesso esatto momento. Si tratta di un meccanismo affine a un orologio le cui lancette girano in senso orario e antiorario simultaneamente, consentendo ai ricercatori di manipolare la direzione in cui si svolge un intero processo.
Bloch aveva ipotizzato di utilizzare campi magnetici per dividere il percorso di una particella, per poi riunirla e analizzare le interferenze generate. Il fisico Tai Hyun Yoon della Korea University ha deciso di prendere questa geniale intuizione teorica e applicarla in un ambito sperimentale diverso, sostituendo la forza dei magneti con quella della luce attraverso una tecnica chiamata interferometria a sorgente di bifotoni non lineari intrecciati.
Un viaggio nel tempo matematico attraverso i fotoni
L’approccio di Yoon sfrutta 2 cristalli che generano coppie di fotoni intrecciati. All’interno di questo sistema, la direzione della specifica interazione quantistica viene governata regolando la fase della luce utilizzata per generare le particelle. Modificando tale fase di mezzo ciclo, l’interazione si inverte. Ciò avviene perché il processo matematico alla base del sistema, descritto da una complessa funzione nota come Hamiltoniana, inizia a scorrere nella direzione opposta. Invertendo il segno di questa funzione, il qubit si comporta come se il tempo andasse a ritroso, disfacendo i cambiamenti subiti.
Per creare un vero qubit temporale serve tuttavia la sovrapposizione di entrambi gli stati direzionali. Alimentando i 2 cristalli con lo stesso laser coerente, Yoon ha soppresso le informazioni che avrebbero permesso di distinguere l’origine dei fotoni, permettendo alle due evoluzioni opposte di interferire e coesistere. Per comprendere la portata concettuale della scoperta, basti pensare a una palla da biliardo colpita con forza su un tavolo perfettamente liscio: conoscendo l’angolo d’impatto e la velocità, il suo percorso verso la buca sarà sempre univoco, inesorabile e definito. Nel mondo quantistico, al contrario, la materia sfugge a questa rigida logica deterministica, permettendo la coesistenza simultanea di percorsi e realtà che nella fisica tradizionale risulterebbero del tutto inimmaginabili.
Una scoperta nascosta nei dati del passato
La parte più affascinante dell’intera ricerca risiede nel fatto che il team non ha dovuto progettare da zero un macchinario costoso per dimostrare la validità del nuovo approccio. Yoon ha infatti analizzato i risultati di alcuni test condotti con i suoi colleghi in anni precedenti. Il 1° esperimento di quella vecchia serie, risalente al 2018 e concepito originariamente per scopi del tutto differenti, aveva già dimostrato, seppur involontariamente, i delicati comportamenti dipendenti dalla fase e le interferenze richieste dal nuovo quadro teorico di Bloch.
Riesaminando quelle misurazioni archiviate, il team ha dimostrato che la strumentazione di allora aveva di fatto implementato un qubit temporale a singolo fotone. Anche se questa affascinante dimostrazione deriva dall’analisi retroattiva di test precedenti, la ricerca traccia una rotta limpidissima verso lo sviluppo informatico futuro. Un prossimo test specializzato, basato su un controllo sempre più stringente degli stati quantistici, aprirà le porte a un calcolo capace di sfruttare una correzione degli errori temporali mai vista prima. La ricerca, che non è ancora stata sottoposta a revisione paritaria, è disponibile su arXiv (“Single-photon time qubit: Quantum-vacuum control and complementarity of the arrow of time”).