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单个量子粒子可以进行双向通信

2018-11-23 14:16:40 • 来源：

沟通是双向的。由于量子力学，即使你只有一个粒子来传递信息，这个格言也适用。

科学家在一篇新论文中报告说，使用单个光子或光粒子，两个人可以同时向彼此发送信息。这个壮举依赖于量子力学的怪癖 - 叠加，粒子可以同时有效地占据两个地方的现象。

单个量子粒子可以进行双向通信

通过量子粒子发送信息是一个受欢迎的研究课题，这要归功于无法实现的量子通信(SN：12/23/17，第27页)。新研究指出了此类技术的先前未确定的转折。维也纳大学的实验物理学家菲利普沃尔特说：“有时候你会忽略一个很酷的想法，然后它就在你的鼻子前面。”

维也纳大学的理论物理学家Flavio Del Santo和奥地利科学院量子光学和量子信息研究所的BorivojeDakić 在2月9日的物理评论快报中描述了该程序背后的理论。Walther，Del Santo，Dakić及其同事在2月14日发布在arXiv.org上的一篇论文中跟进了该技术的演示。

想象一下，两个人，爱丽丝和鲍勃，相隔一段距离。在标准的经典物理学中，Alice和Bob各自需要他们自己的光子同时发送彼此的消息，每个光粒子发送一个比特，0或1。

但如果爱丽丝和鲍勃拥有一个叠加的光子 - 同时位于爱丽丝附近和鲍勃附近 - 他们都可以操纵该光子来编码0或1，然后将其发送回另一个。每个操纵光子的方式决定了两者中哪一个最终接收光子。如果爱丽丝和鲍勃放入相同的位 - 两个0或两个1 - 爱丽丝接收光子。如果它们的位不匹配，Bob就会得到它。由于Alice知道她是否发送了0或1，她立即知道Bob是编码0还是1，反之亦然。

为了表明这种沟通是可能的，Walther及其同事通过镜子和其他光学设备的安排发送单光子。设置将光子叠加，同时将其发送到代表Alice和Bob的两个站。

通过改变光的电磁波的相位 - 波浪的波谷和波峰落下的位置 - 研究人员在每个台站编码光子的0或1。然后，在每个电台，光子 - 仍然处于爱丽丝和鲍勃之间的边缘 - 被送到对面的电台。一路上，光子与自身相互作用，像水波纹一样干扰，结合起来放大力量或抵消。这种干扰决定了最后的光子是在Alice的电台还是Bob的。

“这是一个非常好的主意，”牛津大学的物理学家Giulio Chiribella说，他没有参与这项研究。“这是量子力学让我们措手不及的另一种方式。”

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