I standardkommunikation bär duvan alltid budskapet; informationen är kopplad till en fysisk enhet/partikel. Mot intuition, i ett nytt kontrafaktiskt kommunikationsprotokoll publicerat i NPJ Quantum Information, forskare från universitetet i Wien, University of Cambridge och MIT har experimentellt visat att inom kvantmekaniken är detta inte alltid sant, motsäger därmed en avgörande utgångspunkt för kommunikationsteorin.

Oavsett om det är duvor i luften, elektroner i en telegraftråd, radiovågor från en mobiltelefon eller enstaka fotoner i en optisk fiber, i standardkommunikation, det finns alltid en partikel eller våg involverad i informationsutbytet mellan två parter; säger Alice och Bob. Dock, inom kvantmekanik, man kan skicka information från Alice till Bob medan partikeln eller vågen som är involverad i detta informationsutbyte går från Bob till Alice.

I ett internationellt samarbete ledd av Philip Walther, forskare från universitetet i Wien slog sig ihop med universitetet i Cambridge och Massachusetts Institute of Technology för att implementera ett nytt kontrafaktiskt kommunikationsprotokoll. I standard fotonisk kommunikation, informationen är kodad i enstaka fotoner; Således, informationen och de enskilda fotonerna färdas i samma riktning. Dock, i kontrafaktisk kommunikation finns det ingen operatör som färdas i samma riktning som meddelandet. I denna implementering, enstaka fotoner skulle resa från Alice till Bob medan information skulle resa från Bob till Alice.

Vad bär budskapet då? Redan innan man tog emot den enda fotonen, Bob förbereder sin installation enligt informationsbiten som han vill skicka, antingen 0 eller 1. På detta sätt, han skickar den enstaka fotonen tillbaka om han vill skicka en bit 1 eller behåller fotonen i sitt laboratorium om han vill skicka en bit 0. Kontraintuitivt, Zeno-effekten, som först upptäcktes av kryptoanalytikern Alan Turing, gör det möjligt för Bob att skicka tillbaka fotonen utan att faktiskt interagera med den. Alice kommer sedan att tolka Bobs meddelande genom att observera om den skickade fotonen returneras eller inte. Således, närvaron och frånvaron av enstaka fotoner är tillräckligt för att koda alla meddelanden.

I tidigare kontrafaktiska kommunikationsprotokoll, det kvarstår en viss osäkerhet om huruvida Bob interagerade med fotonerna eller inte. I denna nya implementering är de två huvudsakliga nackdelarna med tidigare implementeringar, svagt spår och efterval, har nu blivit helt övervunna. "I vår implementering, det finns inga spår av fotonen som rör sig i samma riktning som informationen och vi kan kompensera meddelandefelen utan att kassera informationsbitar." säger I. Alonso Calafell, en av författarna från publikationen.

Genom att kombinera en integrerad fotonisk plattform byggd vid MIT, tillsammans med ett nytt teoretiskt förslag utvecklat vid University of Cambridge, forskare från universitetet i Wien motsatte sig en avgörande utgångspunkt för kommunikationsteorin:att ett budskap alltid bärs av fysiska partiklar eller vågor.