在日常經(jīng)驗中，事件的出現(xiàn)會按照明確的順序先后發(fā)生是一件很自然的事情。例如，清晨的鬧鐘響了，喚醒了在夢鄉(xiāng)中的你，又或者反過來。然而，一項新的實驗表明，當(dāng)研究的對象是光子（組成光的粒子）時，我們或許就無法分辨出兩個事件的發(fā)生順序了。這抹滅了我們關(guān)于時間先后的常識性概念，并潛在地混淆了因果關(guān)系的概念。作為一種量子開關(guān)（Quantum Switch），這一裝置或許能為新興的量子信息技術(shù)提供一個有用的新工具。
量子力學(xué)已經(jīng)顛覆了我們認(rèn)為一個物體在同一時間只能處于一個地方的概念。奇異的量子力學(xué)讓像電子這樣的微小粒子可以同時存在于多個地方。對于兩個事件A和B，量子開關(guān)可以實現(xiàn)類似的事情：它即可以證明A先于B發(fā)生，也可以證明B先于A發(fā)生。
2009年第一次提出這個概念的理論物理學(xué)家之一，英國牛津大學(xué)的Giulio Chiribella說：“我很高興看到人們通過真實的實驗來實現(xiàn)我們的想法。”
為了驗證這一現(xiàn)象，澳大利亞昆士蘭大學(xué)的物理學(xué)家Andrew White與同事拍攝了光子通過一個干涉儀的過程，在干涉儀這一裝置中，光子會沿兩條路徑分叉然后重新合并。光子既是粒子，又是可被極化（偏振，polarised）而在水平或垂直方向上蜿蜒前行的電磁波。
研究人員對他們的裝置進(jìn)行了以下設(shè)置：如果光子發(fā)生垂直極化，它將首先采用左側(cè)的路徑，然后迅速返回，通過一個不同的端口進(jìn)入裝置，采用右側(cè)的路徑。如果光子發(fā)生水平極化，它將首先采用右側(cè)的路徑，然后采用左側(cè)的路徑。
但是量子力學(xué)允許光子同時在水平和垂直方向上發(fā)生極化，使其產(chǎn)生對角極化（diagonally polarised）。當(dāng)對角極化的光子進(jìn)入儀器時，它的波函數(shù)會分裂為垂直極化和水平極化兩部分，而光子則同時采取兩種路徑，直到在儀器出口處，來自不同路徑的波再次合并。當(dāng)光子重復(fù)這趟行程時，它會再次同時采用兩條路徑，雖然光子的任一部分波函數(shù)對于一個路徑僅會采用一次。因此，要說出光子以哪個順序通過了路徑是不可能的。
棘手的部分在于證明實驗過程中發(fā)生了什么。物理學(xué)家不能只是通過插入探測器來揭示在干涉儀的迷宮中，光子可能在哪里。能讓光子同時采用兩條路徑的條件是非常微妙且易失去的，而由于量子力學(xué)本身的奇異性，這種確定性的測量會使這些條件坍縮，從而破壞整個實驗。相反，物理學(xué)家必須找到一種更溫和的方式，給光子印上它穿過某一特定的路徑后的痕跡。
要做到這一點，他們利用了每一束光除了極化之外還有形狀，或者說空間分布（spatial distribution）這一事實。實驗者可以通過將透鏡和其他光學(xué)元件放置于每條光子穿行的路徑上，進(jìn)而溫和地改變光脈沖的形狀，這些改變是實驗中的實際“事件”。取決于物理學(xué)家在每條路徑上做出了哪些變化，當(dāng)來自兩條路徑的波函數(shù)重新合并時，光子的極化可以從一個對角線方向翻轉(zhuǎn)成另一個。這個微妙的連接是實驗的關(guān)鍵。
經(jīng)過多次嘗試，物理學(xué)家在兩條路徑上實施了不同形狀變化的組合，就像是在一堆設(shè)置中選擇兩個不同的旋鈕。如果每一個光子一定要先選擇其中的某條路徑，按鈕設(shè)置與光子最后的極化間的關(guān)聯(lián)（correlation）必須遵循一定的限制。然而，如果兩者最先采用了兩種途徑，關(guān)聯(lián)就會超出這些限制，這正是物理學(xué)家在發(fā)表于《物理評論快報》中一篇論文中觀察到的。
實驗者獨立地選擇了兩條路徑中的操作。然而，從事這項實驗的物理學(xué)家Cyril Branciard說，原則上，實驗表明量子力學(xué)允許兩個過程相互觸發(fā)的可能性，“事件A可能導(dǎo)致另一個事件B，同時事件B導(dǎo)致事件A。”
2015年，維也納大學(xué)的物理學(xué)家進(jìn)行了類似的實驗，曾從事于那次實驗研究的理論物理學(xué)家Caslav Brukner說，新的實驗克服了第一次實驗中的技術(shù)限制，并且可能更容易擴展到實際應(yīng)用中。
量子開關(guān)可以應(yīng)用于許多萌芽技術(shù)，例如，操縱和傳輸編碼于單個光子中的量子態(tài)和其他量子粒子中的信息。這類裝置必須通過量子信道（例如光纖）來傳遞粒子，而這些量子信道總是受到噪聲的干擾。
但是Moreno表示，即便兩個這樣的量子信道中的噪聲干擾太嚴(yán)重，以致于無法傳遞量子信息，理論上它們?nèi)钥梢员恢谱鞒闪孔娱_關(guān)，使得信息能夠流動。“你引入的是不可區(qū)分的順序，然后突然間就可以溝通了，這真的是非常酷！”
