Vova Krasen
0 
3728
213
Det er en grense for hvor rask informasjon kan bevege seg gjennom universet, akkurat som det er en grense for hvor raskt alt annet kan bevege seg gjennom universet. Det er en regel. Men et team av kvantefysikere, som kvantefysikere ofte gjør, har funnet ut hvordan man kan bøye det.
Under normale omstendigheter er den endelige grensen for informasjonsoverføring - båndbredden i universet - en bit per grunnleggende partikkel, og beveger seg ikke raskere enn lysets hastighet. Det er i det "klassiske universet", slik ting oppfører seg før kvantefysikk blir involvert.
Her kommer denne grensen fra: Hvis du vil få en melding som består av bitene "1" eller "0" til vennen din et lysår borte, og alt du har er et enkelt foton, kan du kode det ene binære nummeret inn i fotonet og send det susende mot vennen din i lett hastighet. Den vennen vil motta meldingen et år senere. Hvis vennen din vil bruke det fotonet for å få en binær melding tilbake til deg, må du vente et år til. Hvis du vil sende mer informasjon på det tidspunktet, trenger du flere fotoner. [Album: Verdens vakreste ligninger]
Men i en ny artikkel publisert 8. februar i tidsskriftet Physical Review Letters, viste et par av kvantefysikerne at det teoretisk er mulig å doble den båndbredden.
Teknikken beskrevet i papiret, med tittelen "Toveiskommunikasjon med en enkelt kvantepartikkel", lar deg ikke sende vennen din to biter med en partikkel. Men det gjør at du og vennen din kan sende hverandre en bit av informasjon ved hjelp av samme partikkel på samme tid.
Hvis to personer ønsker å trekke det trikset, skrev forskerne, må de plassere partikkelen i en "superposisjon av forskjellige romlige lokasjoner."
"Det blir vanligvis beskrevet to steder samtidig," fortalte studieforfatter Flavio Del Santo, Universitetet i Wien, .
Virkeligheten er litt mer komplisert, men å forestille seg partikkelen to steder samtidig er en nyttig snarvei for å forstå hva som skjer her.
På den måten har Alice og Bob (det er det Del Santo og hans medforfatter Borivoje Dakić, fra Institute for Quantum Optics and Quantum Information in Austria, kalte deres quantum communicators) hver for seg den samme partikkelen i starten av kommunikasjonen. Og hver av kommunikatørene, sa Del Santo, kan kode en enkelt bit informasjon, en 1 eller en null, inn i partikkelen.
Kommunikasjonen deres er fortsatt begrenset av lysets hastighet. Når Alice koder en "1" i partikkelen, ser ikke Bob den med en gang. Hun må fremdeles sende partikkelen tilbake til ham. Men denne situasjonen er spesiell, fordi Alice og Bob hver og en kan kode litt informasjon i partikkelen og sende den tilbake mot hverandre på samme tid.
Meldingen hver av dem ser når partikkelen kommer vil være et resultat av deres egen bit av informasjon og samtalepartneren deres legges sammen. Hvis Alice kodet en null og Bob en 1, vil de hver se en 1. Men fordi Alice vet at hun satte en null, vil hun vite at Bob satte inn en 1. Og fordi Bob vet at han satte en 1, vil han Jeg vet at Alice har satt null. Hvis begge setter i 1, eller begge setter i nuller, blir resultatet null.
I hver situasjon vil begge mottakerne vite hvilken bit den andre sendte - og de vil ha kuttet i halve tiden det tar for to personer å sende hverandre bit ved å bruke en enkelt partikkel.
Båndbredden doblet seg.
Dette fungerer i den virkelige verden
Oppgaven, som ble publisert i tidsskriftet Physical Review Letters, var rent teoretisk, men Del Santo og Dakić gikk sammen med et team eksperimenterende ved University of Vienna for å vise at metoden kan fungere i den virkelige verden.
Denne delen av resultatene har ennå ikke gått gjennom fagfellevurdering og publisering i en journal, men den er tilgjengelig på forhåndstrykkserveren arXiv.
Forskerne brukte strålesplittere for å skille fotoner i romlig superposisjon, noe som betyr at de på en måte var på to steder samtidig. Ved å gjøre det, skrev forskerne, trakk de av seg det første papiret beskrev: å kode biter i delte fotoner, blande dem sammen igjen og tolke resultatene.
Forskerne viste også at denne teknikken med en liten modifikasjon kunne brukes til å utføre perfekt sikker kommunikasjon. Hvis en av kommunikatørene, Alice, legger inn en tilfeldig streng med biter og Bob koder for den sanne, sammenhengende beskjeden, ville ingen avlytters noen gang kunne finne ut hva Bob fortalte Alice uten å vite hva Alice hadde kodet, sa Del Santo.
Opprinnelig publisert på .