Vova Krasen
0 
1498
31
Der er en grænse for, hvor hurtigt information kan bevæge sig gennem universet, ligesom der er en grænse for, hvor hurtigt alt andet kan bevæge sig gennem universet. Det er en regel. Men et team af kvantefysikere, som kvantefysikere ofte gør, har fundet ud af, hvordan man bøjer det.
Under normale omstændigheder er den ultimative grænse for informationsoverførsel - universets båndbredde - en bit pr. Grundlæggende partikel, der ikke bevæger sig hurtigere end lysets hastighed. Det er i det "klassiske univers", som tingene opfører sig inden kvantefysik bliver involveret.
Her er hvor grænsen kommer fra: Hvis du ønsker at få en besked, der består af bitene "1" eller "0" til din ven et lysår væk, og alt hvad du har er et enkelt foton, kan du kode det ene binære nummer ind i fotonen og send den susende mod din ven i lyshastighed. Denne ven vil modtage beskeden et år senere. Hvis din ven vil bruge denne foton til at få en binær meddelelse tilbage til dig, bliver du nødt til at vente et år til. Hvis du vil sende flere oplysninger på det tidspunkt, har du brug for flere fotoner. [Album: Verdens smukkeste ligninger]
Men i en ny artikel offentliggjort 8. februar i tidsskriftet Physical Review Letters, viste et par af kvantefysikerne, at det teoretisk er muligt at fordoble denne båndbredde.
Teknikken beskrevet i papiret med titlen "To-vejs kommunikation med en enkelt kvantepartikel" tillader dig ikke at sende din ven to bit med en partikel. Men det giver dig og din ven mulighed for hver at sende hinanden en smule information ved hjælp af den samme partikel på samme tid.
Hvis to mennesker ønsker at trække det trick ud, skrev forskerne, er de nødt til at placere partiklen i en "superposition af forskellige rumlige placeringer."
”Det beskrives normalt som at være to steder på samme tid,” fortalte studieforfatter Flavio Del Santo fra Wien-universitetet .
Virkeligheden er lidt mere kompliceret, men at forestille sig partiklen to steder på én gang er en nyttig genvej til at forstå, hvad der foregår her.
På den måde har Alice og Bob (det er, hvad Del Santo og hans medforfatter Borivoje Dakić, fra Institut for Kvanteoptik og Quantuminformation i Østrig, kaldte deres kvante-kommunikatorer) hver den samme partikel i starten af kommunikationen. Og hver af kommunikatorerne, sagde Del Santo, kan kode en enkelt bit information, en 1 eller en nul, ind i partiklen.
Deres kommunikation er stadig begrænset af lysets hastighed. Når Alice koder en "1" i partiklen, ser Bob det ikke med det samme. Hun skal stadig sende partiklen tilbage til ham. Men denne situation er speciel, fordi Alice og Bob hver kan kode en smule information ind i partiklen og sende den tilbage mod hinanden på samme tid.
Beskeden, som hver af dem ser, når partiklen ankommer, vil være resultatet af deres egen bit af information og deres samtalepartner tilføjet. Hvis Alice kodede en nul og Bob a 1, vil de hver især se en 1. Men fordi Alice ved, at hun har sat en nul i, vil hun vide, at Bob har sat en 1. Og fordi Bob ved, at han satte en 1 i, han ' Jeg ved, at Alice satte et nul. Hvis begge sætter 1, eller begge sætter nuller, bliver resultatet nul.
I hver situation ved begge modtagere, hvilken bit den anden sendte - og de vil have skåret i halve den tid, det normalt tager for to personer at sende hinanden bits ved hjælp af en enkelt partikel.
Båndbredde fordoblet.
Dette fungerer i den virkelige verden
Avisen, der blev offentliggjort i tidsskriftet Physical Review Letters, var rent teoretisk, men Del Santo og Dakić samarbejdede med et team af eksperimentelle på University of Vienna for at vise, at metoden kan fungere i den virkelige verden.
Denne del af deres resultater har endnu ikke været gennem peer review og offentliggørelse i en journal, men den er tilgængelig på fortryksserveren arXiv.
Forskerne brugte strålesplittere til at adskille fotoner i rumlig superposition, hvilket betyder, at de på en måde var på to steder på én gang. Ved at gøre det, skrev forskerne, trak de netop det, som det første papir beskrev,: kodning af bits i opdelte fotoner, blanding af dem igen og fortolkning af resultaterne.
Forskerne viste også, at denne teknik med en lille modifikation kunne bruges til at udføre perfekt sikker kommunikation. Hvis en af kommunikatorerne, Alice, indtaster en tilfældig række bits, og Bob koder for den ægte, sammenhængende meddelelse, ville ingen aflytter nogensinde være i stand til at finde ud af, hvad Bob fortalte Alice uden at vide, hvad Alice havde kodet, sagde Del Santo.
Oprindeligt offentliggjort den .