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量子信息实验研究重要进展：潘建伟团队首实现反事实直接量子通信

新智元 · 公众号 · AI · 2017-06-05 14:42

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中国科学技术大学潘建伟教授及其同事彭承志、陈宇翱等和清华大学马雄峰合作，在国际上首次实验实现了反事实直接量子通信，在实验中演示了图像的反事实传输，相关成果最近以 "Direct counterfactual communication via quantum Zeno effect" 为题，发表在国际权威学术期刊《美国科学院院报》上 [PNAS 114, 4920 (2017)]。

以日常生活的经验，任何信息的传输都需要通过实物载体，如信件、电磁波等。然而，国际著名量子光学专家M. Suhail Zubairy小组2013年提出的反事实直接量子通信方案 [Phys. Rev. Lett. 110, 170502 (2013)] 表明，即使在通信双方Alice 和 Bob之间没有实物粒子的交换，也可以实现信息的传递。这里“反”的就是人们日常生活中形成的直观认识。

反事实直接量子通信，本质上是光的“波粒二象性”的集中体现。 该方案最初的灵感来自于1993年提出的“炸弹测试模型”。如图1所示，在干涉仪的下臂中可能放有一个非常敏感的炸弹，即使只有一个光子遇到它，也会被其吸收并引发爆炸。为了探测炸弹是否存在，可以从A端向干涉仪中发射一个光子。如果炸弹不存在，由于干涉，光子将一定从端口C离开；如果炸弹存在，则光子要么通过下臂被炸弹吸收，要么通过上臂，并以相同的概率从端口C或D离开。因此综合来看，如果最终在端口D探测到一个光子，那么炸弹一定存在于干涉仪中。