To-vejs signalering mulig med en enkelt kvantepartikel

Klassisk, information bevæger sig kun i en retning, fra afsender til modtager. I et nyt papir, imidlertid, fysikere Flavio Del Santo ved universitetet i Wien og Borivoje Dakić ved det østrigske videnskabsakademi har vist, at i kvanteverdenen, information kan rejse i begge retninger samtidigt - en funktion, der er forbudt ved lovene i klassisk fysik.

I klassisk kommunikation, såsom e -mail, tekstbesked, eller telefonopkald, en besked er integreret i en informationsbærer, såsom en partikel eller et signal, der kun bevæger sig i en retning ad gangen. For at kommunikere i den anden retning ved hjælp af den samme informationsbærer, det er nødvendigt at vente, indtil partiklen ankommer til modtageren og derefter sende partiklen tilbage til afsenderen. Med andre ord, det er klassisk umuligt at udføre tovejskommunikation ved hjælp af en enkelt udskiftning af en enkelt partikel.

Imidlertid, det er præcis, hvad Del Santo og Dakić teoretisk viser. At gøre dette, de bruger en kvantepartikel, der er blevet sat i en superposition af to forskellige steder. Som fysikerne forklarer, at være i en kvante -superposition betyder, at kvantepartiklen er "samtidig til stede" på hver partners sted. Derfor, begge partnere er i stand til at kode deres budskaber i en enkelt kvantepartikel samtidigt, en opgave, der i det væsentlige er umulig ved hjælp af klassisk fysik.

"Overvej det enkleste scenario, hvor to spillere, Alice og Bob, ønsker at udveksle en simpel smule information, dvs. enten 0 eller 1, "Forklarede Dakić til Phys.org . "De koder deres respektive bits (meddelelser) på samme tid, direkte ind i en superpositionstilstand for en kvantepartikel. Når oplysningerne er kodet, partnerne sender deres 'dele af kvantepartikler' mod hinanden.

Halvvejs mellem Alice og Bob er en enhed, som kan implementeres eksperimentelt af, for eksempel, en bjælkesplitter.

"Betinget af de meddelelser, som partiklen bærer, når partiklen rammer enhedens enhed, det hopper deterministisk tilbage til enten Alice eller Bob, "Sagde Dakić." Mere præcist, den enhedslige enhed leder partiklen på en 'smart måde, 'sådan, i slutningen får både Alice og Bob den bit (besked), der er blevet sendt til dem. For eksempel, hvis partiklen ender med Alice, hun ville vide, at Bob's bit var lige modsat hendes bit, og omvendt."

Så i sidste ende, begge spillere sender og modtager en besked-alt inden for den samme tid, det ville tage at sende en envejsbesked ved hjælp af en klassisk partikel.

Disse teoretiske resultater er allerede blevet verificeret ved et nyt eksperiment ved hjælp af enkeltfotoner, rapporteret af Del Santo, Dakić, og deres medforfattere. De eksperimentelle resultater styrker det nye koncept yderligere ved at vise, at kommunikationen er sikker og anonym. I særdeleshed, kommunikationsretningen er skjult - en aflytter kan ikke fortælle, hvem der er afsenderen, og hvem der er modtageren. Følgelig, resultaterne kan føre til forbedringer i kvantekommunikation, der har fordele med hensyn til både hastighed og sikkerhed.

© 2018 Phys.org