Klassiskt, information går bara i en riktning, från avsändare till mottagare. I ett nytt papper, dock, fysikerna Flavio Del Santo vid universitetet i Wien och Borivoje Dakić vid den österrikiska vetenskapsakademin har visat att, i kvantvärlden, information kan färdas i båda riktningarna samtidigt - en egenskap som är förbjuden enligt den klassiska fysikens lagar.

I klassisk kommunikation, som e-post, textmeddelande, eller telefonsamtal, ett meddelande är inbäddat i en informationsbärare, såsom en partikel eller signal, som bara färdas i en riktning åt gången. För att kommunicera åt andra hållet med samma informationsbärare, det är nödvändigt att vänta tills partikeln anländer till mottagaren och sedan skicka tillbaka partikeln till avsändaren. Med andra ord, det är klassiskt omöjligt att utföra tvåvägskommunikation genom att använda det enda utbytet av en enda partikel.

Dock, det är precis vad Del Santo och Dakić teoretiskt visar. Att göra detta, de använder en kvantpartikel som har placerats i en överlagring av två olika platser. Som fysikerna förklarar, att vara i en kvantsuperposition betyder att kvantpartikeln är "samtidigt närvarande" på varje partners plats. Därför, båda partnerna kan koda sina meddelanden till en enda kvantpartikel samtidigt, en uppgift som är i princip omöjlig med klassisk fysik.

"Tänk på det enklaste scenariot, där två spelare, Alice och Bob, vill utbyta lite enkel information, dvs. antingen 0 eller 1, " förklarade Dakić för Phys.org . "De kodar sina respektive bitar (meddelanden) samtidigt, direkt in i superpositionstillståndet för en kvantpartikel. När informationen är kodad, partnerna skickar sina "delar av kvantpartikel" mot varandra.

Halvvägs mellan Alice och Bob är en enhetlig enhet, som kan implementeras experimentellt av, till exempel, en stråldelare.

"Betingat av de meddelanden som partikeln bär, när partikeln träffar den enhetliga enheten, det studsar tillbaka antingen till Alice eller Bob deterministiskt, " sa Dakić. "Mer exakt, den enhetliga enheten styr partikeln på ett "smart sätt, ' Så att, i slutet får både Alice och Bob biten (meddelandet) som har skickats till dem. Till exempel, om partikeln hamnar hos Alice, hon skulle veta att Bobs bett var precis mitt emot hennes bett, och vice versa."

Så till slut, båda spelarna skickar och tar emot ett meddelande – allt inom samma tid som det skulle ta att skicka ett enkelriktat meddelande med en klassisk partikel.

Dessa teoretiska resultat har redan verifierats av ett nytt experiment med enstaka fotoner, rapporterat av Del Santo, Dakić, och deras medförfattare. De experimentella resultaten stärker det nya konceptet ytterligare genom att visa att kommunikationen är säker och anonym. Särskilt, kommunikationsriktningen är dold – en avlyssnare kan inte avgöra vem som är avsändaren och vem som är mottagaren. Följaktligen, resultaten kan leda till förbättringar av kvantkommunikation som har fördelar både vad gäller hastighet och säkerhet.

© 2018 Phys.org