Een experiment uitgevoerd door een team van de Universiteit van Toronto in Canada en de Griffith Universiteit in Australië toonde aan dat wanneer fotonen door atomair ‘verkeer’ gaan dat bestaat uit koude rubidiumatomen, ze feitelijk ‘laat kunnen vertrekken en vroeg kunnen aankomen’, wat statistisch gelijkwaardig is aan het ervaren van ‘negatieve tijd’ in het atomaire medium. De onderzoekers ontdekten door nauwkeurige metingen dat de fotonen die als eerste bij de detector arriveerden in de totale lichtpuls een "negatieve" gemiddelde verblijftijd zouden hebben als ze terug te voeren waren op hun verblijf in de atoomwolk. Dit resultaat benadrukt verder de vreemdheid en dubbelzinnigheid van het concept van tijd op kwantumschaal.
In de klassieke intuïtie is de voortplantingssnelheid van informatie in vacuüm vastgesteld op ongeveer 300.000 kilometer per seconde, wat de zogenaamde ‘beperkende snelheid’ van oorzaak en gevolg is; fotonen moeten, als massaloze deeltjes/golven, ook in vacuüm strikt aan deze bovengrens voldoen. Wanneer een medium zoals atomen in het voortplantingspad wordt geïntroduceerd, zullen de fotonen zich verspreiden of een interactie aangaan met de atomen, waardoor de algehele puls lijkt te worden "vertraagd", maar gewoonlijk wordt aangenomen dat dit betekent dat het pad kronkelig is, in plaats van een echte doorbraak in causale snelheid. Intuïtief verwachten mensen dat wanneer een lichtpuls door een atomair medium gaat, deze net zo zou moeten zijn als de verkeersstroom tijdens de spits, waarbij 'vroege vogels' vroeg arriveren en 'achterblijvers' laat arriveren. De algehele vorm beweegt gewoon achteruit op de tijdas.
Sinds de jaren negentig hebben experimentele natuurkundigen echter achtereenvolgens een contra-intuïtief fenomeen gerapporteerd: door een lichtpuls die zich in een vacuüm voortbeweegt te vergelijken met een lichtpuls die door een medium gaat, bereikt soms de 'piek' van de puls in het medium de detector eerder dan de piek in het vacuüm. Dit betekent niet dat welk foton dan ook sneller loopt dan in een vacuüm, maar dat de algehele vorm van de puls in het medium wordt "hervormd", waardoor de statistische "piek" naar voren beweegt. Eén verklaring is dat de interactie tussen fotonen en atomen statistisch gezien een soortgelijke "schaduw" werpt, waardoor de verdeling van de uitgangspuls verandert, waardoor de oorspronkelijk in het midden geconcentreerde fotonen naar voren verschuiven, waardoor de piek "vooruit springt".
In het laatste onderzoek hopen wetenschappers de interferentie van dergelijke "macroscopische hervormingen" te elimineren en de tijdskarakteristieken van fotonen in het medium rechtstreeks te evalueren vanaf een meer microscopisch niveau. Daartoe staarde het team niet alleen naar de input- en outputgolfvormen van de lichtpulsen, maar keek ze naar de wolk van rubidiumatomen bij ultralage temperaturen. Door de duur van de aangeslagen toestand te meten nadat de atomen waren aangeslagen, concludeerden ze indirect "hoe lang" de fotonen die ermee in wisselwerking stonden, in het medium bleven. Dit type meting is uiterst gevoelig en vereist een groot aantal herhaalde experimenten om de interferentie van omgevingsruis op het delicate kwantumgedrag van atomen uit te middelen om betrouwbare statistische resultaten te verkrijgen.
De analyse laat zien dat vanuit statistisch oogpunt de fotonen die "vroeg arriveren" in de totale puls overeenkomen met de meetresultaten die "negatieve tijd" hebben ervaren in het atomaire medium. Dit betekent zeker niet dat ze daadwerkelijk in een soort wormgat zijn gevallen en vanuit de toekomst zijn teruggereisd, noch dat er causale wetten zijn overtreden; natuurkundigen benadrukten dat tijdens dit proces de ruimte-tijdstructuur niet uit elkaar werd gescheurd en dat de causale orde consistent bleef. Wat werkelijk ‘uitgerekt’ is, is de fysieke hoeveelheid tijd zelf op kwantumniveau. Net als andere kwantumwaarnemingen toont het de kenmerken van vage wolken en waarschijnlijkheidswolken op kleine schaal.
Het theoretische raamwerk daarachter is nog steeds onlosmakelijk verbonden met het onzekerheidsprincipe van Heisenberg: wanneer je bepaalde fysieke grootheden (zoals energie) met extreem hoge precisie meet, worden de gepaarde onzekere grootheden (zoals tijd) gedwongen vager te worden. Tijdens de interactie tussen fotonen en atomen verschijnen de energieniveaus van beide partijen in een toestand die lijkt op "resonantie", net zoals een ouder met een strak ritme een schommel maakt; in dit geval kan de energie uiterst nauwkeurig worden gedefinieerd, terwijl de dimensie van de tijd wordt gedwongen te ontspannen en de meetresultaten worden "uitgesmeerd" in de kwantumfluctuaties, zodat abnormale waarden zoals "negatieve tijd" statistisch kunnen verschijnen. Met andere woorden, de zogenaamde ‘negatieve tijd’ betekent niet dat het licht echt achteruit gaat, maar dat de tijd op een niet-klassieke manier op kwantumniveau in de waarschijnlijkheidsverdeling mag binnendringen, waardoor onder bepaalde omstandigheden metingen worden verkregen die verder gaan dan de dagelijkse ervaring.
Het onderzoeksteam wees erop dat als in de toekomst in soortgelijke experimenten kan worden bevestigd of die ‘late’ fotonen in de puls het overeenkomstige ‘tijdoverschot’ ‘dragen’, verwacht wordt dat de exacte rol van kwantumonzekerheid in dit fenomeen verder zal worden vastgelegd. Zodra dergelijke experimenten zijn geperfectioneerd, zullen wetenschappers duidelijker kunnen schetsen hoe de tijd werkt in de kwantumwereld, en wordt verwacht dat ze ons begrip van fundamentele kwesties zoals de overdracht van kwantuminformatie en de interactie tussen licht en materie zullen vergroten. Wat misschien meer resoneert voor gewone kantoormedewerkers is dat dit onderzoek op zijn minst een ‘brain-excuus’ biedt op fysiek niveau: als je op een dag weer te laat bent, wie wil er dan niet tegen de baas zeggen: ‘Sorry, ik heb onderweg een beetje kwantumonzekerheid ervaren’?