Има ограничения за това колко бързо може да се движи информацията през Вселената, точно както има ограничения колко бързо всичко останало може да се движи във Вселената. Това е правило. Но екип квантови физици е измислил как да го заобиколи.
При нормални обстоятелства лимитът за предаване на информация - широчината на честотната лента на Вселената, е един бит на фундаментална частица, движеща се не по-бързо от скоростта на светлината. В "класическата вселена" това е начинът, по който се държат нещата, докато се включи квантовата физика.
Ето до какво води на практика това ограничение: Ако искате да изпратите съобщение, състоящо се от един бит - "1" или "0", на приятел, който е на една светлинна година разстояние, и имате един фотон, можете да кодирате този единичен бит във фотона. Той ще достави "съобщението" за една година - със скоростта на светлината. Ако вашият приятел иска да използва този фотон, за да ви върне двоично съобщение, ще трябва да изчакате още една година. Ако искате да изпратите повече информация, ще ви трябват повече фотони.
Но в нова статия, публикувана на 8 февруари в списание Physical Review Letters, двама квантови физици показват, че теоретично е възможно тази честотна лента да се удвои.
Техниката, описана в статията, озаглавена "Двупосочна комуникация с една квантова частица", не позволява изпращането на два бита с една частица. Но тя позволява на вас и вашия приятел да изпратите един на друг информация, използвайки една и съща частица по едно и също време. За това частицата трябва да бъде поставена в "суперпозиция на различни места в пространството".
Обикновено това се описва като "на две места по едно и също време", казва изследователят Флавио дел Санто от Виенския университет.. Реалността е малко по-сложна, но като си представим частицата на две места едновременно, можем да разбирем, какво се случва.
По този начин Алис и Боб (така Дел Санто и неговият съавтор Боривое Дакич от Института за квантова оптика и квантова информация в Австрия, нарекли своите квантови комуникатори) имат една и съща частица в началото на комуникацията. И всеки от комуникаторите, каза Дел Санто, може да кодира единична информация, единица или нула, в частицата.
Тяхната комуникация все още е ограничена от скоростта на светлината. Когато Алис кодира "1" в частицата, Боб не я вижда веднага. Алис трябва да изпрати частицата към него. Но тази ситуация е особена, защото и Алис, и Боб могат да кодират информация в частицата и да я изпратят един към друг едновременно.
Посланието, което всеки от тях вижда, когато частицата пристигне, ще бъде резултат от собствената им информация и тази на събеседника. Ако Алис кодира нула, а Боб единица, всеки ще види 1. Но тъй като Алис знае, че е въвела нула, ще знае, че Боб е въвел 1. И тъй като Боб знае, че е сложил 1, ще разбере, че Алис изпраща нула. Ако и двата са изпратили 1, или и двете послания са нули, резултатът ще бъде нула. Във всяка ситуация и двамата получатели ще знаят колко е изпратил другият. Но времето, което обикновено отнема двама души да си изпратят един бит, като използват единична частица, намалява двойно.
Ширината на честотната лента на Вселената се удвоява.
Това работи в реалния свят
Документът, публикуван в списание Physical Review Letters, е чисто теоретичен, но Дел Санто и Дакич си сътрудничат с екип експериментатори във Виенаския университет, за да покажат, че методът може да работи в реалния свят.
Тази част от резултатите им все още не е преминала партньорска проверка и публикация, но е достъпна на сървъра за предпечат arXiv.
Изследователите използват сплитери, за да поставят фотоните в пространствено суперпозиция, което означава, че те са в известен смисъл на две места едновременно. По този начин, пишат учените, те постигат точно това, което описва първата теоретична част: кодиране на бита в разделен фотон, смесването им заедно и интерпретиране на резултата.
Изследователите също така показват, че с леко модифициране тази техника може да се използва за напълно сигурна комуникация, така че никой подслушвач не би могъл да разбере какво казва Боб на Алис, без да знае какво е кодирала Алис, каза Дел Санто.
Първоначално публикувано на Live Science.
