量子物理學(xué)再下一城。
單個(gè)量子粒子可以同時(shí)向兩個(gè)方向傳遞信息——這在經(jīng)典物理學(xué)中是完全不可能的。這意味著粒子本質(zhì)上可以攜帶自身未曾攜帶的消息，這令人頭暈?zāi)X脹的表述要感謝被稱為疊加態(tài)的量子不確定性。
疊加，表明一個(gè)粒子可以同時(shí)占據(jù)兩個(gè)位置，這就是雙向通信的基礎(chǔ)。
單個(gè)光子可以在兩個(gè)人同時(shí)之間傳遞消息，接收到信號(hào)的同時(shí)，令發(fā)送方也獲取信息。
根據(jù)參與研究的科學(xué)家表示，不僅如此，量子通信技術(shù)不但比我們現(xiàn)在的消息系統(tǒng)更安全，也可能更高效。
“如果我們想在A點(diǎn)和B點(diǎn)之間傳輸信息，似乎很明顯地，無(wú)論存儲(chǔ)和傳輸這些信息的對(duì)象都必須依次出現(xiàn)在所有這些位置，”奧地利維也納大學(xué)的一位工作人員Flavio Del Santo說(shuō)，“但是，如果我們將物理載體編織進(jìn)這些位置的量子疊加中，它就可以同時(shí)收集，存儲(chǔ)和攜帶來(lái)自不同位置的信息，這是一種不可思議的能力?！?/p>
換句話說(shuō)，就像能夠一次同時(shí)訪問(wèn)你的兩個(gè)朋友，并傳遞消息一樣，而不是先拜訪一個(gè)朋友，然后再訪問(wèn)另一個(gè)朋友，再回頭將后者的近況轉(zhuǎn)告前者。
來(lái)自?shī)W地利科學(xué)院的Del Santo和他的同事BorivojeDaki?根據(jù)他們的理論推導(dǎo)發(fā)表了一篇論文，隨后又通過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)展示這個(gè)想法。
要理解它的運(yùn)作機(jī)理的，需要進(jìn)入量子力學(xué)的復(fù)雜世界。
Alice 和 Bob 兩人各自位于不同的位置A和B。在經(jīng)典物理學(xué)中，Alice 和 Bob 想要使用光子進(jìn)行通信，必須每個(gè)人向?qū)Ψ桨l(fā)射攜帶消息的光子，為了簡(jiǎn)化討論，假設(shè)其中每個(gè)光子所攜帶的單比特消息要么為0，要么為1。
但是，如果Alice 和 Bob 擁有同一個(gè)處于疊加態(tài)的光子，他們都可以對(duì)這個(gè)光子進(jìn)行編碼(0或1)，在編碼之后再將其發(fā)送回給對(duì)方。而他們?yōu)楣庾泳幋a的方式?jīng)Q定了誰(shuí)最終能收到到這個(gè)光子：如果 Alice 和 Bob發(fā)送的編入光子的消息都是1或0，那么最終光子會(huì)去往Alice處；反之，光子會(huì)被 Bob 收到。由于他們各自清楚自己編碼的是0還是1，因而通過(guò)自己是否截獲光子就能判斷出對(duì)方傳遞過(guò)來(lái)的是1還是0。
Del Santo論文圖示，處于疊加態(tài)的光子最終只有一個(gè)會(huì)落到現(xiàn)實(shí)被人接受
為了通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證他們的奇思妙想，Del Santo和Daki?制造了一個(gè)疊加狀態(tài)的單光子，用相距一段距離的兩面鏡子和其他光學(xué)設(shè)備代表Alice和Bob。
在A和B端處生成編碼0或1的光子后，它被發(fā)送到對(duì)面的站點(diǎn)——當(dāng)光子沿著它自身相互作用時(shí)，放大或減弱它的信號(hào)，來(lái)確定哪個(gè)站點(diǎn)可以接收到光子。
該實(shí)驗(yàn)尚未得到同行的評(píng)審，但可在預(yù)印本服務(wù)器arXiv.org上閱讀。這是量子力學(xué)改變我們的思考以及生活方式的另一個(gè)有力證據(jù)。
“有時(shí)候你忽略了一個(gè)很酷的想法，它就在你的鼻子底下?！眳⑴c后續(xù)實(shí)驗(yàn)的維也納大學(xué)物理學(xué)家Philip Walther對(duì)科學(xué)新聞周刊說(shuō)。
該研究的理論部分已經(jīng)發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。
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