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(Phys.org) - No domínio quântico não intuitivo, o fenômeno da contrafatualidade é definido como a transferência de um estado quântico de um local para outro sem qualquer quantum ou partícula clássica transmitida entre eles. A contrafatualidade requer um canal quântico entre os locais, o que significa que existe uma pequena probabilidade de que uma partícula quântica cruze o canal - nesse caso, a execução do sistema é descartada e um novo começa. Ele funciona por causa da dualidade onda-partícula que é fundamental para a física de partículas:as partículas podem ser descritas apenas pela função de onda.
Bem entendido como um esquema viável pelos físicos, aspectos teóricos da comunicação contrafactual apareceram em periódicos, mas até recentemente, não houve nenhuma demonstração prática do fenômeno. Agora, um colaborador de cientistas chineses projetou e testou experimentalmente um sistema de comunicação contrafactual que transferiu com sucesso um bitmap monocromático de um local para outro usando uma versão aninhada do efeito zeno quântico. Eles relataram seus resultados no Proceedings of the National Academy of Sciences .
O efeito zeno quântico ocorre quando um sistema quântico instável é submetido a uma série de medições fracas. Partículas instáveis nunca podem decair enquanto estão sendo medidas, e o sistema está efetivamente congelado com uma probabilidade muito alta. Esta é uma das implicações do princípio bem conhecido, mas altamente não intuitivo, de que olhar para algo muda isso no reino quântico.
Usando este efeito, os autores do novo estudo conseguiram comunicação direta entre locais sem transmissão de partículas portadoras. Na configuração que eles projetaram, dois detectores de fóton único foram colocados nas portas de saída do último de uma série de divisores de feixe. De acordo com o efeito zeno quântico, é possível prever qual detector de fóton único "clicará" quando os fótons passarem. Os interferômetros aninhados do sistema serviram para medir o estado do sistema, evitando assim que ele mude.
Alice transfere um único fóton para o interferômetro aninhado; é detectado por três detectores de fóton único, D 0 , D 1 e D f . Se D 0 ou D 1 clique, Alice conclui um resultado lógico de um ou zero. Se D f cliques, o resultado é considerado inconclusivo, e é descartado no pós-processamento. Após a comunicação de todos os bits, os pesquisadores conseguiram remontar a imagem - um bitmap monocromático de um nó chinês. Pixels pretos foram definidos como lógico 0, enquanto os pixels brancos foram definidos como lógico 1.
A ideia veio da tecnologia de holografia. Os autores escrevem, "Na década de 1940, uma nova técnica de imagem - holografia - foi desenvolvida para registrar não apenas a intensidade da luz, mas também a fase da luz. Pode-se então fazer a pergunta:A fase da luz em si pode ser usada para imagens? A resposta é sim. "No experimento, a própria fase da luz tornou-se portadora de informações, e a intensidade da luz era irrelevante para o experimento.
Os autores observam que, além das aplicações em comunicação quântica, a técnica poderia ser usada para atividades como a geração de imagens de artefatos antigos que seriam danificados pelo brilho direto da luz.
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