量子粒子是如何给自己发信息的？量子物理另一个展示

　　来源：蝌蚪五线谱



　　自从出现量子计算，科学技术便以指数的速度发展，而且有着更快、更高效、更安全的未来。但是，量子计算背后的运作机制还仍在研究中。现在，来自维也纳大学（University of Vienna）和澳大利亚量子光学和量子信息研究所（Institute for Quantum Optics and Quantum Information）的科学研究人员们已经证明了量子通信的另一种可能性：同一个光子可以同时作为信息的发送者和接收者。这一点也是以前未知的。

　　本月，弗拉维奥?德尔圣（Flavio Del Santo）、波利沃耶?达基克（Borivoje Daki?）和菲利普?瓦尔特（Philip Walther）在《物理评论快报》（Physical Review Letters）发表了一篇论文，在arXiv.org上也有跟进的具体解释。这种技术依赖于量子叠加原理――这种观点认为，未观测到的量子粒子可能同时存在于多个地方。

　　研究人员证明，如果两个人――爱丽丝和鲍勃（量子计算实验的假想对象的通常名称）相距很远，他们可以只用一个光子进行交流。它的工作原理是：爱丽丝和鲍勃控制着一个处于叠加状态的光子，他们可以操纵光子发送0或1给对方。如果两者都是0或1，那么爱丽丝就得到光子。如果两者不同，那么鲍勃就会得到光子。既然爱丽丝知道她自己输入的是0还是1，那么她就可以根据自己的输入来推断出鲍勃的输入。

　　关于这个理论是如何被测试的，《科学新闻》（Science News ）是这样描述的：

　　为了证明这种交流是可能的，瓦尔特和他的同事们通过一组反射镜和其他光学装置发送了单个光子。该装置先是将光子置于一个叠加态，然后同时将它发送到代表爱丽丝和鲍勃的两个位置。

　　通过改变光的相位（光也是一种电磁波），研究人员在每个观测站用0或1对光子进行编码。然后，在每一个观测站，光子――仍然处于爱丽丝和鲍勃之间的中间叠加状态，被送到了对面的观测站。在这个过程中，光子与自身相互作用，像水波一样相互干扰，放大或者削弱自身的强度。这种干扰决定了最终光子是否在爱丽丝观测站或者鲍勃观测站被检测到。

　　至于这项技术之前为什么没有被发现，我们也无从得知，可能只是科学研究人员还没有想到这一点。瓦尔特告诉《科学新闻》：“有时候你会忽略一个很酷的想法，然后它又是恰好出现在你面前。”这也只是量子物理的另一个展示。

　　蝌蚪五线谱编译自popularmechanics，译者 孙慧敏，转载须授权