Вчені вперше досягли прямої контрфактичної квантової комунікації

NASA's Goddard Space Flight Center

Вперше в історії квантової механіки вчені змогли передати чорно-біле зображення без необхідності відправляти будь-які фізичні частинки. Це явище можна пояснити використанням ефекту Зено, той же ефект, який пояснює, що самий рух неможливий.

контрафактівние зв'язку

Квантова зв'язок дивну тварину, але один з найдивніших запропонованих його форм називаються супротивної зв'язок - тип квантової зв'язку, де часток не подорожують між двома одержувачами.

Фізики-теоретики вже давно Припускають, що така форма спілкування буде можливо, але тепер, вперше, дослідники змогли експериментально досягти - передачі чорно-білого растрового зображення з одного місця в інше без відправки будь-яких фізичних частинок.

Якщо це звучить занадто поза там для вас, не хвилюйтеся, це квантова механіка, в кінці кінців. Це означало бути складним. Але як тільки ви порушите його вниз, противна квантовий зв'язок насправді це не так дивно, як це звучить.

Перш за все, давайте поговоримо про те, як це відрізняється від звичайної квантової зв'язку, також відомий як квантова телепортація, тому що це не те, що також є формою частинок менш передачі інформації?

Ну, не зовсім. Регулярне квантова телепортація заснована на принципі заплутаності - дві частинки, які стають нерозривно пов'язані з тим, що все, що відбувається з одним автоматично не впливати на інший, незалежно від того, як далеко вони один від одного.

Це те, що Ейнштейн називається «моторошний дії на відстані», і вчені вже використовували його для відправки повідомлень на великі відстані.

Але ця форма квантової телепортації все ще покладається на передачу часток в тій чи іншій формі. Дві частинки, як правило, повинні бути разом, коли вони заплутуються перед відправкою людей на будь-якому кінці повідомлення (так, вони починають в одному місці, і повинні бути передані в іншу, перш ніж зв'язок може статися між ними).

Введіть Зенона

Альтернативно, частинки можуть бути заплутаними на відстані, але це зазвичай вимагає іншої частинки, такі як фотони (частинки світла), щоб переміщатися між ними.

Пряма контрфактіческіх квантовий зв'язок, з іншого боку, спирається на щось інше, ніж квантова заплутаність. Замість цього він використовує явище, зване квантове ефект Зенона.

Дуже просто, квантовий ефект Зенона відбувається, коли нестабільний квантова система повторно виміряти.

У квантовому світі, коли ви дивитеся на систему, або виміряти, зміни системи. І в цьому випадку, нестабільні частинки ніколи не можуть розпад в той час як вони вимірюються (так само, як горезвісний спостережуваний чайник, який ніколи не закипить), так що квантовий ефект Зенона створює систему, яка ефективно заморожена з дуже високою ймовірністю.

Якщо ви хочете заглибитися трохи глибше, відео нижче дає велике пояснення:

Контрфактіческіх квантовий зв'язок на основі цього квантового ефекту Зенона, і визначається як передача квантового стану з одного сайту на інший без будь-якого кванта чи класичної частинки передаються між ними.

Це вимагає квантового каналу для запуску між двома вузлами, а це значить, що завжди є невелика ймовірність того, що квантова частинка буде перетинати канал. Якщо це станеться, система відкидається і новий один встановлений.

Для того, щоб створити таку складну систему, дослідники з університету науки і техніки Китаю розміщені два детектора однофотонних в вихідних портів останніх з масиву светоделітель.

Через ефект Зенона квантової, система замерзає в певному стані, так що можна передбачити, який з детекторів буде «клацання», коли фотони пройшли через. Серія вкладених интерферометров виміряти стан системи, щоб переконатися, що вона не зміниться.

Він працює на основі того факту, що в квантовому світі, все легкі частинки можуть бути повністю описані за допомогою хвильових функцій, а не у вигляді частинок. Таким чином, шляхом вбудовування повідомлень в світлі дослідники змогли передати це повідомлення ніколи не безпосередньо посилаючи частку.

Відповідь в світлі

Команда пояснює, що основна ідея цього сету до прийшли голографії технології.

«У 1940-х роках, новий метод візуалізації - голографія - був розроблений для запису не тільки інтенсивності світла, але і фази світла,» пишуть дослідники в журналі Праці Національної академії наук.

«Можна тоді поставити питання: Чи може фаза самого світла буде використовуватися для візуалізації? Відповідь так «.

Основна ідея полягає в наступному - хтось хоче відправити зображення Алісі, використовуючи тільки світло (який діє як хвиля, а не частки в квантової області).

Аліса передає один фотон в гніздовий интерферометр, де він може бути виявлений за допомогою трьох детекторів одиночних фотонів: D0, D1 і Df.

Якщо D0 або D1 «миші», Аліса може укласти логічний результат одного або нуль. Якщо Df клацає, результат вважається безрезультатним.

Як пояснює Крістофер Пекхей для phys.org:

«Після передачі всіх бітів, дослідники змогли зібрати зображення - монохромне растрове зображення китайського вузла. Чорні пікселі були визначені як логічні 0, в той час як білі пікселі були визначені як логіка 1 ...

«Після передачі всіх бітів, дослідники змогли зібрати зображення - монохромне растрове зображення китайського вузла. Чорні пікселі були визначені як логічні 0, в той час як білі пікселі були визначені як логіка 1 ...

В експерименті, фаза світла самого по собі стала носієм інформації, а інтенсивність світла, не має відношення до експерименту «.

Мало того, що це великий крок вперед для квантової зв'язку, команда пояснює це технологія, яка також може бути використана для візуалізації чутливих стародавніх артефактів, які не могли здивувати пряме світло сяяв на них.

Результати тепер повинні бути перевірені зовнішніми дослідниками, щоб переконатися, що дослідники бачили, був справжнім прикладом контрфактуальной квантової зв'язку.

У будь-якому випадку, це досить крута демонстрація того, наскільки дивно і недосліджені квантовий світ.

Дослідження було опубліковане в журналі Праці Національної академії наук.

Посилання: ScienceAlert - Останні