研究人员在《Physical Review X》发表的一项研究提出一套新的量子控制协议，称可使量子过程更接近“时间倒流”而非通常的正向演化。研究指出，这类用于操控量子系统的控制技术能够改变量子系统的“时间之箭”——即时间呈单向流动的表观特征，并为量子测量取能与量子态制备带来新的可能。

研究团队以量子比特等受量子力学支配的系统为对象，表示其控制协议可阻止系统中时间之箭的出现，甚至在特定条件下逆转其方向，使系统呈现出被感知为时间倒流的行为。

作为应用示例，研究人员利用该控制协议设计了一种“测量引擎”，用于从对量子系统实施的量子测量过程中提取能量。

洛斯阿拉莫斯国家实验室物理学家Luis Pedro García-Pintos在研究相关表述中称，与日常宏观现象不同，微观层面最基本的物理定律允许时间正向与反向在物理上同等成立；这些定律在时间反演下保持对称，即将时间倒转后方程仍然有效。他表示，针对微观量子系统，相关工具可操控被感知到的时间之箭，从而提供新的量子控制方式。

工程化“时间反转”轨迹

研究指出，在经典物理中测量对被观测对象的影响通常可以忽略，但在量子体系中，测量会以随机方式改变系统状态，并由此诱发时间之箭。团队通过将测量与反馈结合，工程化出可被视为“时间反转”的随机轨迹，使量子系统呈现出表观上的逆时间行为。

为实现上述效果，研究人员设计了一种控制哈密顿量（由一系列场与脉冲构成），用于模拟测量带来的影响。在反馈过程中引入该哈密顿量后，团队称可以对测量扰动进行抵消、放大或过度补偿，从而生成与“拉伸”“模糊”乃至“反转”时间之箭相一致的新轨迹。

研究还将这一思路与19世纪“麦克斯韦妖”思想实验作类比：该思想实验设想通过操控冷热粒子的运动方向使熵减少，表面上与热力学第二定律相悖；但后续物理研究表明，在计入全部热力学成本后并不违反第二定律。研究团队表示，其量子版本的“妖”利用对量子系统状态及测量结果的掌握，驱动类似的异常过程，从而在量子系统中实现对时间之箭的逆转。

面向超导量子比特的反馈控制设想

研究人员称，新工具可用于调节系统内外的能量流动，并可据此驱动连续测量引擎，从监测过程中提取能量。在该框架下，量子测量被视为一种热力学资源，所获得的能量可用于驱动其他过程或储存在量子电池中。

研究团队表示，下一步将包括对利用哈密顿量模拟测量过程的量子反馈控制进行实验演示，例如在超导量子比特平台上开展验证。研究指出，该平台具备快速反馈与高检测效率等条件，并已实现量子版“麦克斯韦妖”。团队同时称，后续工作将把相关技术用于设计量子态制备协议。