以日常生活的經驗，任何資訊的傳輸都需要通過實物載體，如信件、電磁波等。然而，通信雙方沒有實物粒子的交換，也可以實現資訊的傳遞。記者5月24日從中科大獲悉，該校潘建偉教授及其同事彭承志、陳宇翱等與清華大學馬雄峰合作，在國際上首次通過實驗實現沒有實物粒子交換的量子通信，並演示了圖像的傳輸。
2013年，國際著名量子光學專家M.Suhail Zubairy小組提出一個與人們日常生活中形成的直觀認識相悖的“反事實直接量子通信”方案，即在通信雙方(假定為Bob和Alice)沒有實物粒子的交換，也可以實現資訊的傳遞。反事實直接量子通信，本質上是光的“波粒二象性”的集中體現。具體到反事實直接量子通信的物理實現，最核心的結構是嵌套和串聯的干涉儀。 Bob根據所需要傳輸的資訊來編碼，通過嵌套的量子芝諾效應，則Alice即可利用類似于“無相互作用測量”的方式完整地獲知所傳輸的資訊，並且在這個過程中沒有任何光子在通信雙方之間傳輸。
潘建偉團隊通過對原始方案的仔細分析和改進，使得反事實直接量子通信得以實現。一方面，通過使用單光子源，在較少的干涉儀數目下也可以得到完全的反事實性；另一方面，用被動篩選光子到達時間的策略替代原方案中的高速主動光開關等。研究團隊使用先進的相位穩定技術，首次實現了復雜的嵌套、級聯的單光子干涉儀等技術突破，並成功傳輸了一張100×100像素的中國結圖片，傳輸正確率達到了87%。潘建偉表示，這項工作是量子通信領域的全新嘗試，“反事實直接量子通信”方案還可以進一步發展，用于無相互作用成像等領域。
相關成果發表在國際權威學術期刊《美國科學院院報》上。審稿人評論認為“這是一個將量子芝諾效應用于通信的新奇實現”。
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量子芝諾效應
提到量子芝諾效應，就要從古希臘著名的哲學家和數學家芝諾説起。他一生中提出過許多關于運動不可分性的哲學悖論，其中最為著名的一個便是“飛矢不動”悖論。這個悖論是説，一支在空中飛行的箭，其實是不動的。因為箭在每一個瞬間的時刻都應該是靜置的，那麼無數個靜置的組合還應該是靜置。這個結論在經典世界裏顯然不成立，是邏輯上的悖論。芝諾的這個悖論在經典力學框架裏似乎是荒謬的，但在量子力學裏，則是可能的。為了紀念這位古希臘哲學家，在微觀量子體係中，物理學家把該效應稱為“量子芝諾效應”。
有一個很形象但並不完全準確的例子來比喻“量子芝諾效應”：一個人準備睡覺，如果旁邊另一個人不斷詢問其是否睡著了，那麼可以想像，準備睡覺的人便總也睡不著了。這其實是在形容如果一個物理係統被連續不斷的觀測，那麼它將不再繼續演化。
