I kvantemekanik, duen og brevet rejser ikke altid sammen

I standardkommunikation bærer duen altid budskabet; oplysningerne er knyttet til en fysisk enhed/partikel. Modsat intuition, i en ny kontrafaktisk kommunikationsprotokol offentliggjort i NPJ Quantum Information, videnskabsmænd fra universitetet i Wien, University of Cambridge og MIT har eksperimentelt demonstreret, at i kvantemekanikken er dette ikke altid sandt, derved modsiger en afgørende forudsætning for kommunikationsteori.

Om det er duer i luften, elektroner i en telegrafledning, radiobølger fra en mobiltelefon eller enkelte fotoner i en optisk fiber, i standardkommunikation, der er altid en partikel eller bølge involveret i informationsudvekslingen mellem to parter; siger Alice og Bob. Imidlertid, i kvantemekanik, man kan sende information fra Alice til Bob, mens partiklen eller bølgen involveret i denne informationsudveksling rejser fra Bob til Alice.

I et internationalt samarbejde ledet af Philip Walther, videnskabsmand fra University of Vienna gik sammen med University of Cambridge og Massachusetts Institute of Technology for at implementere en ny kontrafaktisk kommunikationsprotokol. I standard fotonisk kommunikation, informationen er kodet i enkelte fotoner; dermed, informationen og de enkelte fotoner bevæger sig i samme retning. Imidlertid, i kontrafaktisk kommunikation er der ingen transportør fundet, der rejser i samme retning som beskeden. I denne implementering, enkelte fotoner ville rejse fra Alice til Bob, mens information ville rejse fra Bob til Alice.

Hvad bærer budskabet så? Selv før modtagelse af den enkelte foton, Bob forbereder sin opsætning i henhold til den informationsbit, han vil sende, enten 0 eller 1. På denne måde, han sender den enkelte foton tilbage, hvis han vil sende en bit 1 eller beholder fotonen i sit laboratorium, hvis han ønsker at sende en bit 0. Kontraintuitivt, Zeno-effekten, som først blev opdaget af kryptoanalytiker Alan Turing, gør det muligt for Bob at sende fotonen tilbage uden egentlig at interagere med den. Alice vil derefter fortolke Bobs besked ved at observere, om den sendte foton returneres eller ej. Dermed, tilstedeværelsen og fraværet af enkelte fotoner er nok til at kode enhver besked.

I tidligere kontrafaktiske kommunikationsprotokoller, der er stadig en vis usikkerhed om, hvorvidt Bob interagerede med fotonerne eller ej. I denne nye implementering er de to største ulemper ved tidligere implementeringer, svagt spor og eftervalg, er nu blevet fuldstændig overvundet. "I vores implementering, der er ingen spor af fotonen, der bevæger sig i samme retning som informationen, og vi er i stand til at kompensere meddelelsesfejlene uden at kassere informationsbits." siger I. Alonso Calafell, en af ​​forfatterne fra udgivelsen.

Ved at kombinere en integreret fotonisk platform bygget på MIT, sammen med et nyt teoretisk forslag udviklet ved University of Cambridge, videnskabsmand fra universitetet i Wien modsagde en afgørende forudsætning for kommunikationsteori:at et budskab altid bæres af fysiske partikler eller bølger.