Nella comunicazione standard il piccione porta sempre il messaggio; l'informazione è collegata a un'entità/particella fisica. Contro l'intuizione, in un nuovo protocollo di comunicazione controfattuale pubblicato su NPJ Quantum Information, scienziati dell'Università di Vienna, l'Università di Cambridge e il MIT hanno dimostrato sperimentalmente che nella meccanica quantistica questo non è sempre vero, contraddicendo così una premessa cruciale della teoria della comunicazione.

Che si tratti di piccioni in aria, elettroni in un filo telegrafico, onde radio da un telefono cellulare o singoli fotoni in una fibra ottica, nella comunicazione standard, c'è sempre una particella o un'onda coinvolta nello scambio di informazioni tra due parti; dicono Alice e Bob. Però, nella meccanica quantistica, si possono inviare informazioni da Alice a Bob mentre la particella o l'onda coinvolta in questo scambio di informazioni viaggia da Bob ad Alice.

In una collaborazione internazionale guidata da Philip Walther, scienziato dell'Università di Vienna ha collaborato con l'Università di Cambridge e il Massachusetts Institute of Technology per implementare un nuovo protocollo di comunicazione controfattuale. Nella comunicazione fotonica standard, l'informazione è codificata in singoli fotoni; così, l'informazione ei singoli fotoni viaggiano nella stessa direzione. Però, nella comunicazione controfattuale non si trova alcun vettore che viaggia nella stessa direzione del messaggio. In questa implementazione, i singoli fotoni viaggeranno da Alice a Bob mentre le informazioni viaggeranno da Bob ad Alice.

Cosa porta allora il messaggio? Anche prima di ricevere il singolo fotone, Bob prepara la sua configurazione in base al bit di informazioni che vuole inviare, 0 o 1. In questo modo, rimanda indietro il singolo fotone se vuole inviare un bit 1 o tiene il fotone nel suo laboratorio se desidera inviare un bit 0. Controintuitivamente, l'effetto Zenone, scoperta per la prima volta dal crittoanalista Alan Turing, consente a Bob di inviare indietro il fotone senza realmente interagire con esso. Alice interpreterà quindi il messaggio di Bob osservando se il fotone inviato viene restituito o meno. Così, la presenza e l'assenza di singoli fotoni è sufficiente per codificare qualsiasi messaggio.

Nei precedenti protocolli di comunicazione controfattuale, rimane qualche incertezza sul fatto che Bob abbia interagito con i fotoni o meno. In questa nuova implementazione i due principali inconvenienti delle precedenti implementazioni, traccia debole e postselezione, ormai sono stati completamente superati. "Nella nostra attuazione, non c'è traccia del fotone che viaggia nella stessa direzione dell'informazione e siamo in grado di compensare gli errori del messaggio senza scartare bit di informazione." dice I. Alonso Calafell, uno degli autori della pubblicazione.

Combinando una piattaforma fotonica integrata costruita al MIT, insieme a una nuova proposta teorica sviluppata presso l'Università di Cambridge, scienziato dell'Università di Vienna contraddiceva una premessa cruciale della teoria della comunicazione:che un messaggio è sempre trasportato da particelle fisiche o onde.