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(Phys.org)—Nel dominio quantistico non intuitivo, il fenomeno della controfattualità è definito come il trasferimento di uno stato quantistico da un sito ad un altro senza che alcuna particella quantistica o classica si trasmetta tra di loro. La controfattualità richiede un canale quantistico tra i siti, il che significa che esiste una minuscola probabilità che una particella quantistica attraversi il canale:in tal caso, l'esecuzione del sistema viene scartata e ne inizia una nuova. Funziona grazie alla dualità onda-particella che è fondamentale per la fisica delle particelle:le particelle possono essere descritte solo dalla funzione d'onda.
Ben inteso come schema praticabile dai fisici, aspetti teorici della comunicazione controfattuale sono apparsi su riviste, ma fino a poco tempo fa non ci sono state dimostrazioni pratiche del fenomeno. Ora, una collaborazione di scienziati cinesi ha progettato e testato sperimentalmente un sistema di comunicazione controfattuale che ha trasferito con successo una bitmap monocromatica da una posizione all'altra utilizzando una versione annidata dell'effetto Zeno quantistico. Hanno riportato i loro risultati nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .
L'effetto Zeno quantistico si verifica quando un sistema quantistico instabile è soggetto a una serie di misurazioni deboli. Le particelle instabili non possono mai decadere mentre vengono misurate, e il sistema è effettivamente congelato con una probabilità molto alta. Questa è una delle implicazioni del principio ben noto ma altamente non intuitivo che guardare qualcosa lo cambia nel regno quantistico.
Usando questo effetto, gli autori del nuovo studio hanno ottenuto una comunicazione diretta tra i siti senza trasmissione di particelle portanti. Nella configurazione che hanno progettato, due rivelatori a fotone singolo sono stati collocati nelle porte di uscita dell'ultimo di una serie di divisori di fascio. Secondo l'effetto Zeno quantistico, è possibile prevedere quale rivelatore di fotoni singoli "scatterà" quando i fotoni possono passare. Gli interferometri annidati del sistema servivano a misurare lo stato del sistema, impedendogli così di cambiare.
Alice trasferisce un singolo fotone all'interferometro annidato; viene rilevato da tre rivelatori di fotoni singoli, D 0 , D 1 e D F . Se D 0 o D 1 clic, Alice conclude un risultato logico di uno o zero. Se D F clic, il risultato è considerato inconcludente, e viene scartato in post-elaborazione. Dopo la comunicazione di tutti i bit, i ricercatori sono stati in grado di riassemblare l'immagine, una bitmap monocromatica di un nodo cinese. I pixel neri sono stati definiti come 0 logico, mentre i pixel bianchi sono stati definiti come logico 1.
L'idea è nata dalla tecnologia dell'olografia. Gli autori scrivono, "Negli anni '40, è stata sviluppata una nuova tecnica di imaging, l'olografia, per registrare non solo l'intensità della luce, ma anche la fase della luce. Ci si può allora porre la domanda:la fase della luce stessa può essere utilizzata per l'imaging? La risposta è sì." Nell'esperimento, la fase della luce stessa divenne portatrice di informazioni, e l'intensità della luce era irrilevante per l'esperimento.
Gli autori osservano che oltre alle applicazioni nella comunicazione quantistica, la tecnica potrebbe essere utilizzata per attività come l'imaging di antichi manufatti che verrebbero danneggiati dalla luce diretta.
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