在标准的交流中,信鸽总是传递信息,这些信息被链接到一个物理实体/粒子上。与直觉相反,维也纳大学、剑桥大学和麻省理工学院的科学家在《NPJ量子信息》上发表了一份新的反事实通信协议,通过实验证明,在量子力学中,这并不总是正确的,因此与通信理论的一个关键前提相矛盾。无论是空中的鸽子、电报线中的电子、手机的无线电波,还是光纤中的单个光子,在标准通信中,总是有一个粒子或波参与双方之间的信息交换。
爱丽丝和鲍勃,然而在量子力学中,当参与信息交换的粒子或波从鲍勃传播到爱丽丝时,可以将信息从爱丽丝发送到鲍勃。在Philip Walther领导的一项国际合作中,维也纳大学科学家与剑桥大学和麻省理工学院合作,实施了一项新的反事实通信协议。在标准光子通信中,信息以单个光子编码;因此信息和单个光子的传播方向相同。然而,在反事实的交流中,没有发现与信息方向相同的载体。在这个实现中,单个光子将从爱丽丝传播到鲍勃,而信息将从鲍勃传播到爱丽丝。
那么是什么传递了这个信息呢?甚至在接收到单个光子之前,鲍勃就根据他想要发送的信息位(0或1)来准备设置。这样,如果他想发送1比特,就把单个光子发送回去;如果他想发送0比特,就把光子保存在实验室里。与直觉相反,密码分析师艾伦·图灵最先发现的Zeno效应使鲍勃能够在不与光子发生实际交互的情况下将光子发回。然后爱丽丝将通过观察发送的光子,是否返回来解释鲍勃的信息。因此,单光子的存在和不存在就足以编码任何信息。
在以前的反事实通信协议中,对于鲍勃是否与光子相互作用仍然存在一些不确定性。在这个新实现中,以前实现的两个主要缺点,弱跟踪和后选择,现在已经完全克服了。在我们的实现中,没有光子沿着与信息相同方向运动的痕迹,能够在不丢弃信息位的情况下补偿信息错误。维也纳大学科学家将麻省理工学院建造的一个集成光子平台,与剑桥大学提出的一项新的理论建议结合起来,反驳了通信理论的一个重要前提:信息总是由物理粒子或波携带。