Οι ερευνητές επιτευχθεί άμεση αντίστροφη κβαντική επικοινωνία

Credit: CC0 Public Domain

(Phys.org) -Στην κβαντική τομέα μη-διαισθητική, το φαινόμενο της counterfactuality ορίζεται ως η μεταφορά ενός κβαντική κατάσταση από μια περιοχή σε άλλη, χωρίς καμία κβαντικό ή κλασσικής σωματιδίου μεταδίδονται μεταξύ τους. Counterfactuality απαιτεί ένα κβαντικό κανάλι μεταξύ των χώρων, το οποίο σημαίνει ότι υπάρχει ένα μικροσκοπικό πιθανότητα ότι ένα κβαντικό σωματίδιο θα διασχίζουν το κανάλι-στην περίπτωση αυτή, η κίνηση του συστήματος απορρίπτεται και ένας νέος αρχίζει κανείς. Λειτουργεί λόγω της δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου που είναι θεμελιώδης για σωματιδιακή φυσική: Τα σωματίδια μπορεί να περιγραφεί με κυματοσυνάρτηση μόνο.

Λοιπόν νοείται ως λειτουργικό σύστημα από τους φυσικούς, θεωρητικές πτυχές της αντίθετης επικοινωνίας έχουν εμφανιστεί σε περιοδικά, αλλά μέχρι πρόσφατα, δεν έχουν υπάρξει πρακτική επίδειξη του φαινομένου. Τώρα, μια συνεργατική των Κινέζων επιστημόνων έχει σχεδιαστεί και δοκιμαστεί πειραματικά ένα αντιπαράδειγμα σύστημα επικοινωνίας που μεταφέρθηκε με επιτυχία μια μονόχρωμη bitmap από το ένα σημείο στο άλλο χρησιμοποιώντας μια ένθετη έκδοση του κβαντικό φαινόμενο του Ζήνωνα . Έχουν αναφερθεί τα αποτελέσματά τους στο Proceedings of the National Academy of Sciences .

Η επίδραση κβαντικό Zeno συμβαίνει όταν ένα ασταθές κβαντικό σύστημα υποβάλλεται σε μία σειρά από ασθενές μετρήσεων. Ασταθή σωματίδια δεν μπορεί ποτέ να αποσυντεθεί ενώ αυτά που μετράται, και το σύστημα είναι αποτελεσματικά καταψύχεται με μια πολύ μεγάλη πιθανότητα. Αυτή είναι μία από τις συνέπειες της πολύ γνωστό, αλλά εξαιρετικά μη-διαισθητικό αρχή ότι κοιτάζοντας κάτι αλλάζει στην κβαντική σφαίρα.

Χρησιμοποιώντας αυτό το αποτέλεσμα, οι συντάκτες της νέας μελέτης επιτευχθεί άμεση επικοινωνία μεταξύ των χώρων χωρίς μετάδοση σωματιδίων φορέα. Στη ρύθμιση σχεδίασαν, δύο ανιχνευτές μονού φωτονίου τοποθετήθηκαν στα θύρες εξόδου του τελευταίου από μια σειρά από διαιρετών δέσμης. Σύμφωνα με το κβαντικό φαινόμενο του Ζήνωνα, είναι δυνατόν να προβλεφθεί ποια ανιχνευτή φωτονίων θα «κλικ» όταν τα φωτόνια επιτρέπεται να περάσουν. ένθετα συμβολόμετρα του συστήματος χρησίμευσε για να μετρηθεί η κατάσταση του συστήματος, εμποδίζοντας έτσι την αλλαγή.

Alice μεταφέρει ένα ενιαίο φωτόνιο στην ένθετη συμβολόμετρο? ανιχνεύεται από τρία μονά ανιχνευτές φωτονίων, D 0 , D 1 και D f . Αν D 0 ή D 1 κλικ, Alice συνάπτει λογική αποτέλεσμα ενός ή μηδέν. Εάν D f κλικ, το αποτέλεσμα θεωρείται ασαφή, και απορρίπτεται σε μετα-επεξεργασία. Μετά την ανακοίνωση του συνόλου των bits, οι ερευνητές ήταν σε θέση να συγκεντρώσει εκ νέου την εικόνα-μια μονόχρωμη bitmap από μια κινεζική κόμπο. Μαύρο pixels ορίστηκαν ως λογικό 0, ενώ το λευκό πίξελ ορίστηκαν ως λογική 1.

Η ιδέα προήλθε από την τεχνολογία ολογραφίας. Οι συγγραφείς γράφουν, «Στη δεκαετία του 1940, μια νέα απεικόνιση τεχνική-ολογραφία-αναπτύχθηκε για να καταγράψει όχι μόνο την ένταση του φωτός, αλλά και τη φάση του φωτός Κάποιος μπορεί στη συνέχεια θέτουν το ερώτημα:. Μπορεί η φάση του ίδιου του φωτός να χρησιμοποιηθεί για την απεικόνιση της; απάντηση είναι ναι.» Στο πείραμα, η φάση του φωτός το ίδιο έγινε ο φορέας των πληροφοριών, και η ένταση του φωτός ήταν άσχετη με το πείραμα.

Οι συγγραφείς σημειώνουν ότι, εκτός από εφαρμογές στην κβαντική επικοινωνία, η τεχνική θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για δραστηριότητες όπως η απεικόνιση αρχαία αντικείμενα που θα καταστραφεί από απ 'ευθείας λαμπρό φως .

Διερευνήσει περαιτέρω: Ένα κβαντικό φαινόμενο επιτρέπει υπέρυθρες μετρήσεις να εκτελεστούν με ανίχνευση ορατού φωτός

Περισσότερες πληροφορίες: Άμεση αντίστροφη επικοινωνία μέσω κβαντικό φαινόμενο του Ζήνωνα. PNAS 2017? που δημοσιεύθηκε πριν από την εκτύπωση 25 Απρ, 2017, DOI: 10.1073 / pnas.1614560114

Περίληψη
Διαίσθηση από την καθημερινή μας ζωή δημιουργεί την πεποίθηση ότι οι πληροφορίες που ανταλλάσσονται μεταξύ μεταφέρεται από τη φυσική σωματιδίων απομακρυσμένη μέρη. Παραδόξως, σε μια πρόσφατη θεωρητική μελέτη [Σαλίχ Η, Li ΖΗ, Al-Amri Μ, Zubairy MS (2013) Phys Rev Lett 110: 170502], η κβαντική μηχανική βρέθηκε να επιτρέψει για την επικοινωνία, ακόμη και χωρίς την πραγματική μετάδοση των φυσικών σωματιδίων. Από την άποψη της επικοινωνίας, αυτό το μυστήριο πηγάζει από μια (nonintuitive) θεμελιώδη έννοια στην κβαντική μηχανική δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου. Όλα τα σωματίδια μπορεί να περιγραφεί πλήρως με λειτουργίες κυμάτων. Για να καθοριστεί εάν το φως εμφανίζεται σε ένα κανάλι, το ένα αναφέρεται με το πλάτος της κυματοσυνάρτησης του. Ωστόσο, σε αντίστροφη επικοινωνία, πληροφορία φέρεται από τη μελέτη φάσης της κυματοσυνάρτησης. Χρησιμοποιώντας μια πηγή ενός φωτονίου, είμαστε πειραματικά αποδειχθεί η αντίστροφη επικοινωνία και μεταφέρει με επιτυχία μια μονόχρωμη bitmap από το ένα σημείο στο άλλο, χρησιμοποιώντας μια ένθετη έκδοση του κβαντικό φαινόμενο του Ζήνωνα.



Read more at: https://phys.org/news/2017-05-counterfactual-quantum.html#jCp