通常，因果影響被假定為只有一個方向——從一個原因到另一個結果——並且永遠不會從結果回到另一個原因——鈴響並不會引起按下觸發它的按鈕。現在，來自牛津大學和Université libre de Bruxelles的研究人員在量子理論中發展了一種因果關係理論，根據該理論，因果關係有時會形成迴圈。這個理論提供了一種新奇的理解，在奇異的過程中，事件沒有一個明確的因果順序。這項研究發表在《自然通訊》雜誌上。

量子理論挑戰經典直覺的方式之一就是挑戰我們對因果關係的認識。量子糾纏可以用來在遙遠的實驗之間產生關聯，這些實驗在經典的因果模型的框架內逃避令人滿意的因果解釋。此外，量子理論和引力的統一被認為允許時空的因果結構受到量子不確定性的影響，這表明事件根本不需要是因果有序的。

最近，一個來自牛津和布魯塞爾的研究團隊在量子理論中開發了一個因果理論，其中因果概念是在本質上的量子術語中定義的，而不是與測量結果的一個湧現的經典水平相關。這為糾纏態產生的相互關係提供了一種因果理解。現在，他們已經推廣了這個理論，允許因果影響以迴圈的方式進行，提供了對事件以不定因果順序發生的過程的因果理解。

“我們的建議背後的關鍵思想是，量子理論中的因果關係對應於透過所謂的么正變換產生的影響——這些變換型別描述了孤立量子系統的演化。這與經典因果模型的方法非常相似，經典模型假設潛在的決定論，並將因果關係置於變數之間的函式依賴性中，”牛津大學的喬納森巴雷特說。這項新研究的主要思想是將相同的原則應用到流程的順序操作可以動態甚至不確定,作為一個大型的這些過程可以被理解為酉變換引起的,也不是那些發生在一個普通的序列。

“以前，不確定因果順序的過程通常被認為與任何因果解釋完全不相容。我們的工作表明,他們的主要類,可以理解為因統一的流程和被認為是那些可以在自然物理實現,事實上,被視為一個明確的因果結構,儘管涉及週期,”該研究的通訊作者羅賓·洛倫茨說。“迴圈因果結構的想法似乎違反直覺,但量子過程框架內製定保證它是免費的邏輯悖論,如回到過去的可能性和殺害年輕的自己,”解釋Ognyan Oreshkov大學(Universite libre de Bruxelles)的。

“儘管它們看起來很奇特，但其中一些場景實際上已經在實驗中實現了，其中感興趣的變數會隨著時間的推移而異地化。”

這是否意味著時空沒有通常假設的非迴圈因果結構?並不完全如此，因為在上述實驗中，以迴圈方式因果相關的事件在時空中並不是區域性的。然而，研究人員相信時空本身的因果結構可以在量子理論和廣義相對論的交叉處以量子的方式迴圈，在那裡可以期待類似的過程在實驗室中實現，但事件在各自的時空參照系中是區域性的。