Le concept quantique du temps a d’abord émergé des premières recherches sur la gravité quantique, en particulier des travaux de Bryce DeWitt dans les années 1960 :
« Les autres temps ne sont que des cas particuliers d’autres univers. »
En d’autres termes, le temps est un phénomène d’intrication, qui place toutes les lectures d’horloge égales (d’horloges correctement préparées – ou de tout objet utilisable comme horloge) dans la même histoire. Ce phénomène a été compris pour la première fois par les physiciens Don Page et William Wootters en 1983. Ils ont fait une proposition pour résoudre le problème du temps dans des systèmes comme la relativité générale, appelée interprétation des probabilités conditionnelles. Elle consiste à promouvoir toutes les variables en opérateurs quantiques, l’un d’entre eux étant une horloge, et à poser des questions de probabilité conditionnelle par rapport aux autres variables. Ils sont arrivés à une solution basée sur le phénomène quantique d’intrication. Page et Wootters ont montré comment l’intrication quantique peut être utilisée pour mesurer le temps.
En 2013, à l’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM) de Turin, en Italie, Ekaterina Moreva, ainsi que Giorgio Brida, Marco Gramegna, Vittorio Giovannetti, Lorenzo Maccone et Marco Genovese ont réalisé le premier test expérimental des idées de Page et Wootters. Ils ont confirmé que le temps est un phénomène émergent pour les observateurs internes mais absent pour les observateurs externes de l’univers tout comme le prédit l’équation de Wheeler-DeWitt.
L’approche des discrétisations consistantes développée par Jorge Pullin et Rodolfo Gambini n’a pas de contraintes. Ce sont des techniques d’approximation de treillis pour la gravité quantique. Dans l’approche canonique si on discrétise les contraintes et les équations du mouvement, les équations discrétisées résultantes sont incohérentes : elles ne peuvent pas être résolues simultanément. Pour résoudre ce problème, on utilise une technique basée sur la discrétisation de l’action de la théorie et le travail avec les équations discrètes du mouvement. La cohérence de ces dernières est automatiquement garantie. La plupart des questions conceptuelles difficiles de la gravité quantique sont liées à la présence de contraintes dans la théorie. Les théories discrétisées cohérentes sont exemptes de ces problèmes conceptuels et peuvent être directement quantifiées, ce qui apporte une solution au problème du temps. C’est un peu plus subtil que cela. Bien que sans contraintes et ayant une « évolution générale », cette dernière n’est qu’en termes d’un paramètre discret qui n’est pas physiquement accessible. L’issue est abordée d’une manière similaire à l’approche de Page-Wooters. L’idée est de choisir une des variables physiques comme étant une horloge et de poser des questions relationnelles. Ces idées où l’horloge est aussi une mécanique quantique ont en fait conduit à une nouvelle interprétation de la mécanique quantique – l’interprétation de Montevideo de la mécanique quantique. Cette nouvelle interprétation résout les problèmes liés à l’utilisation de la décohérence environnementale comme solution au problème de la mesure en mécanique quantique en invoquant des limitations fondamentales, dues à la nature mécanique quantique des horloges, dans le processus de mesure en mécanique quantique. Ces limitations sont très naturelles dans le contexte de théories généralement covariantes comme la gravité quantique où l’horloge doit être considérée comme l’un des degrés de liberté du système lui-même. Ils ont également mis en avant cette décohérence fondamentale comme moyen de résoudre le paradoxe de l’information des trous noirs. Dans certaines circonstances, un champ de matière est utilisé pour dé-paramétrer la théorie et introduire un hamiltonien physique. Cela génère une évolution temporelle physique, et non une contrainte.
Les contraintes de quantification de l’espace de phase réduit sont résolues d’abord puis quantifiées. Cette approche a été considérée pendant un certain temps comme impossible car elle semble nécessiter de trouver d’abord la solution générale des équations d’Einstein. Cependant, avec l’utilisation des idées impliquées dans le schéma d’approximation de Dittrich (construit sur les idées de Rovelli), une façon d’implémenter explicitement, au moins en principe, une quantification réduite de l’espace de phase a été rendue viable.
Avshalom Elitzur et Shahar Dolev soutiennent que les expériences de mécanique quantique telles que le Menteur quantique fournissent des preuves d’histoires incohérentes, et que l’espace-temps lui-même peut donc être sujet à des changements affectant des histoires entières. Elitzur et Dolev croient également qu’un passage objectif du temps et la relativité peuvent être réconciliés, et que cela résoudrait de nombreux problèmes avec l’univers bloc et le conflit entre la relativité et la mécanique quantique.
Une solution au problème du temps proposée par Lee Smolin est qu’il existe un « présent épais » des événements, dans lequel deux événements dans le présent peuvent être causalement liés l’un à l’autre, mais en contraste avec la vision de l’univers bloc du temps dans lequel tout le temps existe éternellement. Marina Cortês et Lee Smolin soutiennent que certaines classes de systèmes dynamiques discrets présentent une asymétrie temporelle et une irréversibilité, ce qui est cohérent avec un passage objectif du temps.