Joseph Norman
0 
2802
503
Existuje omezení, jak rychle se mohou informace pohybovat vesmírem, stejně jako existuje omezení, jak rychle se všechno ostatní může pohybovat vesmírem. Je to pravidlo. Ale tým kvantových fyziků, stejně jako mnozí kvantoví fyzici, přišel na to, jak je ohýbat.
Za normálních okolností je konečný limit pro přenos informací - šířka pásma vesmíru - jeden bit na základní částici, nepohybující se rychleji než rychlost světla. To je v „klasickém vesmíru“, jak se věci chovají před zapojením kvantové fyziky.
Zde je místo, odkud tento limit pochází: Pokud chcete, aby byla zpráva složená z bitů „1“ nebo „0“ svému příteli vzdálena od světelného roku a vše, co máte, je jediný foton, můžete kódovat toto jedno binární číslo do fotonu a vysílejte ho svižným směrem k vašemu příteli při nízké rychlosti. Tento přítel obdrží zprávu o rok později. Pokud váš přítel chce použít tento foton k získání binární zprávy zpět k vám, budete muset počkat další rok. Pokud chcete v tu dobu poslat více informací, budete potřebovat více fotonů. [Album: Nejkrásnější rovnice světa]
Ale v novém článku publikovaném 8. února v časopise Physical Review Letters pár kvantových fyziků ukázal, že je teoreticky možné tuto šířku pásma teoreticky zdvojnásobit..
Technika popsaná v článku nazvaná „Obousměrná komunikace s jednou kvantovou částicí“ vám neumožňuje poslat příteli dva bity s jednou částicí. Ale umožňuje vám i vašemu příteli, aby si navzájem poslali jeden kousek informací pomocí stejné částice současně.
Pokud chtějí dva lidé tento trik vytáhnout, vědci napsali, musí částici umístit do „superpozice různých prostorových poloh“.
„Obvykle se to popisuje jako na dvou místech současně,“ řekl spoluautor studie Flavio Del Santo z vídeňské univerzity. .
Realita je trochu složitější, ale představa o částici na dvou místech najednou je užitečnou zkratkou pro pochopení toho, co se tady děje.
Takto Alice a Bob (to je to, co Del Santo a jeho spoluautor Borivoje Dakić z Institutu pro kvantovou optiku a kvantovou informaci v Rakousku, nazvané jejich kvantovými komunikátory), mají na začátku komunikace stejnou částici. A každý z komunikátorů, řekl Del Santo, může do částice zakódovat jeden kousek informace, 1 nebo nulu..
Jejich komunikace je stále omezena rychlostí světla. Když Alice zakóduje „1“ do částice, Bob to okamžitě neuvidí. Stále mu musí poslat částici zpět. Ale tato situace je zvláštní, protože Alice a Bob mohou každý zakódovat trochu informace do částice a poslat ji zpět k sobě současně..
Zpráva, kterou každý z nich uvidí, když částice dorazí, bude výsledkem jejich vlastního kousku informací a jejich vzájemného přidružení. Pokud Alice zakóduje nulu a Bob 1, uvidí každý 1. Ale protože Alice ví, že dala nulu, bude vědět, že Bob dala 1. A protože Bob ví, že dal 1, Vím, že Alice dala nulu. Pokud jsou oba vloženy do 1 nebo do nuly, bude výsledek nulový.
V každé situaci budou oba přijímače vědět, jaký bit poslal druhý - a zkrátí se na polovinu času, který obvykle trvá, než si dva lidé navzájem posílají bity pomocí jediné částice.
Šířka pásma se zdvojnásobila.
Funguje to ve skutečném světě
Příspěvek publikovaný v časopise Physical Review Letters byl čistě teoretický, ale Del Santo a Dakić se spojili s týmem experimentantů na vídeňské univerzitě, aby ukázali, že tato metoda může fungovat ve skutečném světě..
Tato část jejich výsledků dosud neproběhla vzájemným hodnocením a publikováním v deníku, ale je k dispozici na serveru předtisku arXiv.
Vědci použili rozbočovače paprsků k rozdělení fotonů do prostorové superpozice, což znamená, že byly v jistém smyslu na dvou místech najednou. Tím vědci napsali, že vytáhli právě to, co popsal první článek: kódování bitů do rozdělených fotonů, jejich smíchání zpět a interpretace výsledků.
Vědci také ukázali, že s malou úpravou lze tuto techniku použít k dokonale bezpečné komunikaci. Pokud jeden z komunikátorů, Alice, vloží náhodný řetězec bitů a Bob zakóduje pravou, souvislou zprávu, žádný odposlouchávač by nikdy nebyl schopen zjistit, co Bob říká Alice, aniž by věděl, co Alice kódovala, Del Santo řekl.
Původně publikováno dne .