(Phys.org)—I den icke-intuitiva kvantdomänen, Fenomenet kontrafaktualitet definieras som överföringen av ett kvanttillstånd från en plats till en annan utan att någon kvant eller klassisk partikel överförs mellan dem. Kontrafaktualitet kräver en kvantkanal mellan webbplatser, vilket betyder att det finns en liten sannolikhet att en kvantpartikel kommer att korsa kanalen – i så fall, körningen av systemet kasseras och en ny startar. Det fungerar på grund av våg-partikeldualiteten som är grundläggande för partikelfysik:Partiklar kan beskrivas med enbart vågfunktion.

Väl uppfattat som ett fungerande schema av fysiker, teoretiska aspekter av kontrafaktisk kommunikation har dykt upp i tidskrifter, men tills nyligen, det har inte förekommit några praktiska demonstrationer av fenomenet. Nu, ett samarbete av kinesiska forskare har designat och experimentellt testat ett kontrafaktiskt kommunikationssystem som framgångsrikt överförde en monokrom bitmapp från en plats till en annan med hjälp av en kapslad version av kvantzenoneffekten. De har rapporterat sina resultat i Proceedings of the National Academy of Sciences .

Kvantzenoneffekten uppstår när ett instabilt kvantsystem utsätts för en serie svaga mätningar. Instabila partiklar kan aldrig sönderfalla medan de mäts, och systemet är effektivt fruset med mycket hög sannolikhet. Detta är en av implikationerna av den välkända men mycket icke-intuitiva principen att titta på något förändrar det i kvantvärlden.

Genom att använda denna effekt, författarna till den nya studien uppnådde direkt kommunikation mellan platser utan överföring av bärarpartiklar. I installationen de designade, två enkelfotondetektorer placerades i utgångsportarna på den sista av en uppsättning stråldelare. Enligt kvantzenoneffekten, det är möjligt att förutsäga vilken enkelfotondetektor som kommer att "klicka" när fotoner tillåts passera. Systemets kapslade interferometrar tjänade till att mäta systemets tillstånd, och förhindrar därmed att den ändras.

Alice överför en enda foton till den kapslade interferometern; det detekteras av tre singelfotondetektorer, D ₀ , D ₁ och D _f . Om D ₀ eller D ₁ klick, Alice drar slutsatsen ett logiskt resultat av ett eller noll. Om D _f klick, resultatet anses vara ofullständigt, och kasseras vid efterbehandling. Efter kommunikationen av alla bitar, forskarna kunde återmontera bilden — en monokrom bitmapp av en kinesisk knut. Svarta pixlar definierades som logisk 0, medan vita pixlar definierades som logik 1.

Idén kom från holografiteknik. Författarna skriver, "På 1940-talet en ny bildteknik – holografi – utvecklades för att registrera inte bara ljusintensiteten utan även ljusets fas. Man kan då ställa frågan:Kan själva ljusfasen användas för avbildning? Svaret är ja." I experimentet, ljusets fas blev själv bärare av information, och ljusets intensitet var irrelevant för experimentet.

Författarna noterar att förutom tillämpningar inom kvantkommunikation, Tekniken skulle kunna användas för sådana aktiviteter som att avbilda antika artefakter som skulle skadas av direkt lysande ljus.

© 2017 Phys.org