Kvantefysik giver en måde at skjule uvidenhed på

Studerende kan skjule deres uvidenhed og besvare spørgsmål korrekt i en eksamen, uden at deres manglende viden bliver opdaget af lærere - men kun i kvanteverdenen.

University of Queensland forskere har med succes verificeret en kontraintuitiv idé fra kvanteteorien - at uvidenhed om helheden ikke nødvendigvis indebærer uvidenhed om delene - i laboratoriet.

UQ-fysiker Dr. Jacqui Romero fra ARC Center of Excellence for Engineered Quantum Systems (EQUS) sagde, at holdets resultater ville være vigtige, når de vurderer sikkerhed i kvantekryptering.

"Det, der også er rigtig rart, er, at vi tilbyder en tilgængelig, den virkelige verden fortolkning af et udsagn, der kommer fra ren sandsynlighedsteori, " sagde Dr. Romero.

Ifølge klassisk intuition, uvidenhed kan spores til en kilde - hvis en elevs viden om en bog er ufuldstændig, en lærer kan designe en test for at undersøge, hvilke dele af bogen, der er ukendte for eleven.

UQ Ph.D. kandidat og EQUS eksperimentel fysiker Michael Kewming sagde, at dette ikke altid var tilfældet i kvanteverdenen.

"Vores resultater bekræfter, at elevens kilde til uvidenhed kan skjules for læreren ved hjælp af kvantesystemer, " sagde hr. Kewming. "Når vi kommunikerer, vi bruger specielle symboler kaldet bogstaver, der danner et alfabet. I vores undersøgelse, vi gør det samme, men vi bruger lys til at skabe et kvantealfabet."

Ifølge Mr. Kewming har kvantealfabeter mærkelige egenskaber.

"Lad os sige, at den studerende går til en eksamen, der dækker to emner, og selvom de ikke har studeret, har de fået et eneste hint af en kyndig ven, " han sagde.

"I den klassiske situation, dette tip kan kun være så nyttigt – kun at give information om ét emne – og læreren kan stadig afdække, hvilket emne eleven er uvidende om. Men et tip skrevet ved hjælp af vores kvantealfabet kunne samtidigt indeholde information om begge emner, selvom det ser ud til kun at være en. Som resultat, læreren kan ikke bestemme kilden til elevens uvidenhed, fordi hintet altid er nyttig for eleven."

UQ-forskerholdet var i stand til at verificere dette i et fysisk eksperiment ved at skrive information i form af enkelte fotoner - de partikler, der udgør lyset.

"Vores resultat har implikationer for sikkerheden ved kvantebaseret kryptering, fordi vi har vist, at det, der er sandt for klassiske hints, ikke er sandt for kvantehints, " sagde Dr. Romero.

Desværre for studerende, der forbereder sig til eksamen, kvantetip vil ikke være tilgængelige uden for laboratoriet på et tidspunkt snart.

Resultaterne offentliggøres i Fysisk gennemgangsbreve .