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量子力学

量子力学

在实验室中实现无颗粒量子通信

18 May 2017
反事实沟通实验的艺术印象
FLOTON:实验室中实现的反事实通信。 (礼貌:Shutterstock / Serg-DAV)

四年前,理论物理学家提出了一种具有引人注目的量子 - 通信方案:它不需要传播任何物理粒子。该研究提出了眉毛,但现在中国的物理学家团队声称它已经证明了这一点“counterfactual”方案工作。该组建立了一种光学设备,它表示可以在进程中发送(几乎)的光子时传输简单图像。

理论提案 被德克萨斯州的科学家提出&M University(Tamu)在美国和沙特阿拉伯科技(KACST)的Abdulaziz城市国王。它是基于波粒子二元性的现象。具体地,它使用了阻挡干涉仪的臂的存在的事实,借助于其折叠询问光子的波形 - 即使它没有与光子的物理接触。该工作还依赖于所谓的量子Zeno效应,这规定了持续的一系列弱测量将扼杀粒子的量子机械演变,并且几乎肯定会导致其保持在其初始状态。

通信协议以两个字符和BOB的术语定义 - 并且它是发送消息的Bob。 Alice在干涉仪链中发射单个光子,由一系列束分离器和镜子产生。在最终干涉仪的输出处,光子最终由Alice监测的两个探测器之一。与此同时,鲍勃可以选择是否在每个干涉仪的右侧切换测量装置。

左还是右

如果鲍勃在他的设备上切换,他会强制通过Alice注入的光子表现为粒子,因此遵循一个明确的路径 - 通过每个干涉仪进行左侧或右侧。但由于分束器分离器具有高反射性,并且光子总是反射到左侧,因此鲍勃采用量子ZENO效应 - 使光子保留在左侧通道中,并且如这种触发器彼此行进’S右侧探测器。但是,如果鲍勃反过来将他的设备切换,光子’允许S的波段在左侧检测器中成功,光子替代地延伸。

因此,有趣的是,Alice介绍了鲍勃’决定 - 是否打开设备 - 即使没有光子在它们之间传递。既不是鲍勃’S设备与光子相互作用。因此,Bob可以使用状态发送Alice消息“on” and “off”表示二进制代码的零,即使他没有给爱丽丝发送物理粒子。

Tamu-Kacst组提出的反事实方案,由Tamu领导’s Suhail Zubairy. ,实际上稍微复杂了。它涉及在每个现有干涉仪的右侧臂中添加额外的干涉仪链条。这样做是为了确保在Alice和Bob之间输入通信通道的任何光子都会丢失。

eve窃听者

这清楚地解释了’T满足每个人。 Zubairy及其同事发表了他们的研究 物理评论信,以色列的Tel-Aviv大学的Lev Vaidman向Journal发表了评论,争论认为Photon在Bob打开他的设备时才会在Alice和Bob之间传递。随着器件关闭,估计的Vaidman,实际上将揭示频道中存在的光子。说Zubairy.’s group has a “朴素的古典方法到了光子的过去”,Vaidman补充说,误解可以允许窃听者(夏娃)来揭示正在发送的消息的一部分。

尽管有辩论,但 建 - 魏潘 作者:王珂,郧阳师范高作者:王莹,2009年第03期中国科技大学HEFEI和队伍建设实验。正如他们指出描述工作所做的纸张 国家科学院的诉讼程序,完全反事实方案将需要无限数量的干涉仪,这显然是不实际的。因此,由于使用纳秒时序和相位稳定,它们使用简化的设计 - 仅采用两个干涉仪(每个用于外部链接的干涉仪(每个用于外部链条),并通过纳秒时序和相位稳定来向每个光子发送每个光子。

平底锅和同事传播了一个中国结的100×100单色位图。经过五个小时的艰苦传输多次10,000位(为了克服信道丢失),研究人员能够清楚地重现图像,成功传输正确的位值 - 黑色或白色 - 87%的时间。将该数字与通过通信通道错误错误泄露的速率进行比较 - 仅1.4% - 他们得出结论,它们确实已成立发送了信息。换句话说,他们说,绝大多数透射位与任何物理粒子的通过无关。

成像精致的艺术

尽管结果是积极的结果,但中国研究人员表示需要进一步的实验。在可以执行的可能测试中,他们说,在每个内部干涉仪的输出处是弱测量,以确定光子是否实际上通过通信信道泄漏。研究人员没有明确讨论在其工作背面开发实用的超安全通信方案的可能性,但他们确实提高了可能性“反事实成像”。涉及用于反复发送数据的光学开关阵列,技术,他们建议,可以证明可以用手的成像精致的古代艺术,这些古代艺术不能暴露于直接光。

至于将来自BOB的信息的信息与Alice(如果不是粒子),那么仍然是一个敞开的问题。 Hatim Salih,谁是主题论文的领先作者,现在在英国’大学约克,确信罪魁祸首一定是光子’S vistenction。因此,他认为,研究将有助于在物理学家对那些挥舞能方的现实中的几十年的辩论。 SALIH表示,它必须是真实的,他也是英国Quantum Technology Company Qubet联合创始人。

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