Yurii Mongol
0 
3480
937
Istnieje ograniczenie szybkości przemieszczania się informacji we wszechświecie, podobnie jak istnieje ograniczenie szybkości, z jaką wszystko inne może poruszać się we wszechświecie. To zasada. Ale zespół fizyków kwantowych, jak to często czynią fizycy kwantowi, wymyślił, jak to zgiąć.
W normalnych warunkach ostateczny limit transferu informacji - szerokość pasma wszechświata - wynosi jeden bit na cząstkę podstawową, poruszającą się nie szybciej niż prędkość światła. Tak właśnie wygląda „klasyczny wszechświat”, sposób, w jaki rzeczy zachowują się, zanim zaangażuje się fizyka kwantowa.
Oto, skąd pochodzi ten limit: jeśli chcesz otrzymać wiadomość złożoną z bitów „1” lub „0” do swojego przyjaciela w odległości roku świetlnego, a jedyne, co masz, to pojedynczy foton, możesz zakodować tę pojedynczą liczbę binarną do fotonu i wyślij go w kierunku swojego przyjaciela z prędkością światła. Ten znajomy otrzyma wiadomość rok później. Jeśli twój przyjaciel chce użyć tego fotonu, aby otrzymać z powrotem wiadomość binarną, będziesz musiał poczekać kolejny rok. Jeśli chcesz przesłać więcej informacji w tym czasie, będziesz potrzebować więcej fotonów. [Album: Najpiękniejsze równania świata]
Ale w nowym artykule opublikowanym 8 lutego w czasopiśmie Physical Review Letters, para fizyków kwantowych wykazała, że teoretycznie możliwe jest podwojenie tego pasma..
Technika opisana w artykule zatytułowanym „Dwukierunkowa komunikacja z pojedynczą cząstką kwantową” nie pozwala na przesłanie przyjacielowi dwóch bitów za pomocą jednej cząstki. Ale pozwala tobie i twojemu przyjacielowi na przesyłanie sobie nawzajem jednej porcji informacji przy użyciu tej samej cząstki w tym samym czasie.
Naukowcy napisali, że jeśli dwie osoby chcą to zrobić, muszą umieścić cząstkę w „superpozycji różnych miejsc w przestrzeni”.
„Zwykle opisuje się to jako przebywanie w dwóch miejscach jednocześnie” - powiedział współautor badania Flavio Del Santo z Uniwersytetu Wiedeńskiego .
Rzeczywistość jest nieco bardziej skomplikowana, ale wyobrażenie sobie cząstki w dwóch miejscach naraz jest użytecznym skrótem do zrozumienia, co się tutaj dzieje.
W ten sposób Alice i Bob (tak właśnie Del Santo i jego współautor Borivoje Dakić z Instytutu Optyki Kwantowej i Informacji Kwantowej w Austrii nazywali ich kwantowymi komunikatorami) mają te same cząstki na początku komunikacji. I każdy z komunikatorów, powiedział Del Santo, może zakodować pojedynczy bit informacji, 1 lub zero, w cząstce.
Ich komunikacja jest nadal ograniczona prędkością światła. Kiedy Alicja koduje „1” w cząstce, Bob nie widzi go od razu. Nadal musi odesłać mu cząstkę. Ale ta sytuacja jest wyjątkowa, ponieważ Alicja i Bob mogą zakodować po trochę informacji w cząstce i wysłać ją z powrotem do siebie w tym samym czasie.
Wiadomość, którą każdy z nich zobaczy, gdy nadejdzie cząstka, będzie wynikiem ich własnej porcji informacji i zsumowania ich rozmówcy. Jeśli Alicja zakodowała zero, a Bob 1, każdy z nich zobaczy 1. Ale ponieważ Alicja wie, że wprowadziła zero, będzie wiedziała, że Bob wstawił 1. A ponieważ Bob wie, że wstawił 1, on ” Wiem, że Alice wstawiła zero. Jeśli oba wstawią 1 lub oba wstawią zera, wynik będzie wynosić zero.
W każdej sytuacji obaj odbiorcy będą wiedzieć, jaki bit wysłał drugi - i skrócą o połowę czas, jaki zwykle zajmuje dwóm osobom wysyłanie sobie bitów za pomocą jednej cząstki.
Przepustowość podwoiła się.
To działa w prawdziwym świecie
Artykuł opublikowany w czasopiśmie Physical Review Letters był czysto teoretyczny, ale Del Santo i Dakić współpracowali z zespołem eksperymentatorów z Uniwersytetu Wiedeńskiego, aby pokazać, że metoda może działać w prawdziwym świecie..
Ta część ich wyników nie została jeszcze poddana recenzji i publikacji w czasopiśmie, ale jest dostępna na serwerze preprint arXiv.
Naukowcy wykorzystali dzielniki wiązki, aby rozdzielić fotony na przestrzenną superpozycję, co oznacza, że znajdowały się one w pewnym sensie w dwóch miejscach jednocześnie. W ten sposób, napisali naukowcy, dokonali tego, co opisał pierwszy artykuł: zakodowania bitów w podzielone fotony, zmieszania ich z powrotem i interpretacji wyników.
Naukowcy wykazali również, że z niewielką modyfikacją technikę tę można wykorzystać do prowadzenia doskonale bezpiecznej komunikacji. Del Santo powiedział, że gdyby jeden z komunikatorów, Alice, wprowadził losowy ciąg bitów, a Bob zakodowałby prawdziwą, spójną wiadomość, żaden podsłuchujący nie byłby w stanie dowiedzieć się, co Bob mówił Alice, nie wiedząc, co zakodowała Alice..
Pierwotnie opublikowano w dniu .