关于宇宙本质一些悬而未决的最大问题与光、真空（即既不存在物质也不存在辐射的空间）以及它们与时间的关系有关。在过去，物理学家和哲学家已经解决了各种各样的复杂问题，例如，真空的本质是什么，光的传播如何与时间的流逝相联系？康斯坦茨大学科学家进行了一项研究，探索光和真空波动的量子态，以及它们与时间的相互作用，其研究成果表在《自然物理》上。
研究介绍了一个新理论框架来描述超短时间尺度上光和真空的量子态。研究人员的研究重点是“压缩光”，它本质上是由具有重新分布或“压缩”电磁波动的光脉冲组成。Kizmann和同事们揭示了光或真空的电磁场与时间之间存在着直接依赖关系。开展这项研究的研究人员之一马蒂亚斯·基兹曼(Matthias Kizmann)说：此前阿尔弗雷德·雷滕斯托弗教授和他的团队，同样来自康斯坦茨大学，是第一个通过实验证明光的真空波动可以直接测量的人。
从那时起，我们就有兴趣开发一种新理论来描述真空波动在非常短的时间内发生。这让该研究的科学家想到一个问题，真空波动是否也可以在很短的时间内被操纵，从而产生所谓的压缩光。在研究论文中，研究人员描述了被称为“泵”场的强场与非线性晶体中电磁真空之间的相互作用。由于这种相互作用，场在时间上重新分布了真空波动，导致这些波动要么增强要么被抑制的时间间隔，这个过程被称为挤压。
通常必须计算整个电场来描述产生的影响，但是现在发现了如何将压缩描述为时间流的变化。被挤压态属于所谓非经典光态的更广泛类别，与经典激光相比，这些状态呈现出各种迷人的新特性。因此，非经典光态在量子信息或量子光谱学领域的未来技术发展中扮演着重要角色。Kizmann和同事们收集了一些有趣的观察结果，描述了光和真空是如何与时间相关的。开发了一个物理模型，可以用来描述超短时间尺度上的光和真空电磁场的量子态。
研究还概述了如何在真空中操纵电磁场，即所谓的真空涨落。从本质上讲，光由波或振荡的电场和磁场组成。在19世纪人们认为在黑暗中，这些电场等于零。然而，量子理论认为，一个黑暗的真空空间实际上并不完全是空的，因为它包含了一些微小波动。这些波动会在磁场中引发轻微的运动，被称为真空波动。这些波动会从一个变量重新分布到另一个变量(例如从电场到磁场)，这就是真空压缩。这项研究的首席研究员Guido Burkard说：我们已经研究了真空波动是如何在时间上被控制的。
并且发现还可以把波动从一个时间点重新分配到另一个时间点。事实证明，从光脉冲看到的时间流可以在非线性光学材料中得到修正，而这种时间流的变化与波动的变化直接相关。Kizmann、Burkard和同事收集的观测结果与相对论中的时间相对论有一些相似之处。在研究中，将量子力学和相对论进行了类比，这两个领域在过去的物理学研究中常常难以调和。观察和所提出的类比，最终可能增进我们目前对量子物理学和相对论之间关系的理解。研究人员还认为，压缩量子光的超短脉冲不久就能在实验室中得到验证和观察。
参与这项研究的另一名研究人员安德烈·莫斯卡连科(Andrey Moskalenko)说：我们认为，量子光的状态持续时间可达1飞秒(10^-15秒)，很快就会在实验中实现并表征出来。然后它们就可以作为一种新的量子工具，用于超快光谱学，在如此短的时间内探测物质的过程。这将使我们了解目前隐藏但非常重要的超快现象，这些现象决定了新型量子器件的关键特性。这项研究提供了关于光和真空量子态及其与时间关系的迷人新见解。
开发的理论最终将有助于在量子光学和量子信息应用中使用依赖于时间的光量子态。在未来研究中，研究人员计划进一步探索这个主题，研究在真空中发生的轻微运动与量子纠缠现象之间的关系。研究人员很好奇这些量子涨落的重新分布，是如何与量子纠缠相关的。量子纠缠是量子计算机的燃料，也是安全量子通信的一种资源，想知道如何测量(即真空场影响这些波动，以及压缩态如何被用于超快光谱学。
