正如荷馬史詩所描述，奧德修斯歷經艱難險阻，從特洛伊返回家鄉伊薩卡。他遊歷了許多地方，但大部分時間都待在女神卡呂普索的島上。
我們可以想像，他的妻子潘妮洛普可能會問他那段時間的經歷。奧德修斯或許會回答：「沒什麼。事實上，還不到一年。我跟卡呂普索待了負五年。不然我怎麼可能只花了十年就回到家？如果你不信，去問她。」
事實證明，量子粒子就像奧德修斯一樣狡猾，正如我們在發表於《物理評論快報》的一項實驗中所展示的。它們的到達時間不僅暗示它們與其他粒子共處了負時間，而且如果你去詢問那些其他粒子，牠們也會證實這個說法。
我們的實驗使用了光子——光的量子粒子——以及牠們必須克服重重困難才能直線穿過釕原子雲的旅程。
這些原子與光子有「共振」，這意味著光子的能量可以暫時轉移到原子上，成為原子的激發態。這使得光子可以在原子雲中「停留」一段時間，然後再被釋放。
為了使這種共振有效，光子必須具有明確定義的能量，與將釕原子激發到激發態所需的能量相匹配。
但是，根據海森堡著名的不確定性原理的一種形式，如果光子的能量被明確定義，那麼它的時間就必須是不確定的：光子所佔據的光脈衝必須有較長的持續時間。這意味著我們無法確切知道光子何時進入原子雲，但我們可以知道它平均何時進入。
如果像這樣的光子被發射到原子雲中，最可能的情況是它的能量會轉移到原子上，然後重新發射成一個朝隨機方向傳播的光子。在這種情況下，光子會被散射，無法到達牠的伊薩卡。
但如果光子確實直線穿過了原子雲，就會發生一件奇怪的事情。根據光子進入原子雲的平均時間，可以計算出預期的平均到達時間，假設它以光速（光子通常的速度）傳播。
結果發現，光子實際上比預期時間早得多到達。事實上，它到達得如此之早，以至於它似乎在原子雲中度過了負時間——平均而言，在進入之前就已離開。
這種效應已經存在數十年，並在 1993 年的一項實驗中被觀察到。但物理學家們大多決定不認真對待這種負時間。
這是因為可以這樣解釋：只有長持續時間光脈衝的前端才能直線穿過原子雲，而其餘部分則被散射。這導致一個成功的（未被散射的）光子比人們最初預期的要早到達。
然而，Aephraim Steinberg，1993 年那篇論文的作者之一，並不急於接受這種將負時間視為一種假象的說法。在他的多倫多大學實驗室裡，他想找出如果詢問原子雲中的釕原子，光子在其中停留作為激發態的時間，會發生什麼。在初步實驗結果不確定後，他向我這位量子理論家尋求幫助，以弄清楚預期會發生什麼。
當我們說詢問原子時，實際上意味著在光子穿過原子雲的過程中，持續對原子進行測量，以探測光子的能量是否正在其中停留。但這裡有一個微妙之處：量子物理學中的測量不可避免地會擾亂被測量的系統。
如果我們在每個時間點都精確測量光子是否在原子中停留，我們就會阻止原子與光子互動。這就像，僅僅是密切關注卡呂普索，我們就會阻止她抓住奧德修斯（反之亦然）。這就是眾所周知的量子芝諾效應，它會破壞我們想要研究的現象。
解決方案是改為進行非常不精確（但仍然非常精確校準）的測量。這是為了保持擾動可忽略的代價。具體來說，我們發射了一束較弱的激光——與單個光子脈衝無關——穿過原子雲，並測量了激光束光相位的小變化，以探測原子是否被激發。
實驗的任何單次運行只能非常粗略地指示光子是否在原子中停留，但平均數百萬次運行可以得出準確的停留時間。
令人驚訝的是，這種對停留時間的微弱測量的結果，當光子直線穿過原子雲時，恰好等於光子平均到達時間所暗示的負時間。在我們的工作之前，沒有人懷疑這兩種以完全不同的方式測量到的時間會相等。
至關重要的是，與從到達時間推斷出的時間不同，對停留時間的微弱測量所得到的負值無法透過想像只有光子脈衝的前端才能通過來解釋。
那麼這一切意味著什麼？時間機器就在拐角處嗎？
可惜，不是。我們的實驗完全可以用標準物理學來解釋。
但它確實表明，負停留時間不是一種假象。儘管它可能看似悖論，但它對光子穿越的原子雲產生了直接可測量的影響。它提醒我們，在量子研究的奧德賽之旅中，仍有許多未知的領域等待我們去發現。