Apollo Astronautvakt, stulen i Ecuador, återställd 30 år senare

Det finns en gräns för hur snabbt information kan röra sig genom universum, precis som det finns en gräns för hur snabbt allt annat kan röra sig genom universum. Det är en regel. Men ett team av kvantfysiker, som kvantfysiker ofta gör, har funderat på hur man böjer det.

Under normala förhållanden är den ultimata gränsen för informationsöverföring - universums bandbredd - en bit per fundamental partikel, som inte rör sig snabbare än ljusets hastighet. Det är i det "klassiska universum", hur sakerna beter sig innan kvantfysiken blir involverad.

Här är den gränsen som kommer ifrån: Om du vill få ett meddelande som består av bitarna "1" eller "0" till din vän ett ljusår bort och allt du har är en enda foton kan du koda det enkla binära numret in i foton och skicka den till din vän med ljushastighet. Den där vännen kommer att få meddelandet ett år senare. Om din vän vill använda den fotonen för att få ett binärt meddelande tillbaka till dig, måste du vänta ett år. Om du vill skicka mer information under den tiden behöver du fler foton. [Album: Världens vackraste ekvationer]

Men i ett nytt papper som publicerades feb.8 i tidskriften Physical Review Letters visade ett par kvantfysiker att det teoretiskt är möjligt att dubbla den bandbredd.

Tekniken som beskrivs i papperet, med titeln "Tvåvägskommunikation med en enda kvantpartikel", tillåter dig inte att skicka din vän två bitar med en partikel. Men det tillåter dig och din vän att var och en skicka varandra en bit av information med samma partikel samtidigt.

Om två personer vill dra av det här tricket, skrev forskarna, de måste sätta partikeln i en "överlagring av olika rumsliga platser".

"Det brukar beskrivas som två platser samtidigt," berättade co-författare Flavio Del Santo vid University of Vienna, Live Science.

Verkligheten är lite mer komplicerad, men föreställer partikeln på två ställen samtidigt är en användbar genväg för att förstå vad som händer här.

På så sätt, Alice och Bob (det är vad Del Santo och hans medförfattare Borivoje Dakić, Institute of Quantum Optics och Quantum Information i Österrike, kallade deras kvantkommunikatorer) har samma partikel i början av kommunikationen. Och varje av kommunikatörerna, sade Del Santo, kan koda en enda bit information, en 1 eller en noll, in i partikeln.

Deras kommunikation är fortfarande begränsad av ljusets hastighet. När Alice kodar en "1" i partikeln, så ser Bob det inte omedelbart. Hon måste fortfarande skicka partikeln tillbaka till honom. Men den här situationen är speciell, eftersom Alice och Bob kan varje koda lite information i partikeln och skicka tillbaka den mot varandra samtidigt.

Meddelandet som de ser när partikeln kommer fram kommer att vara resultatet av sin egen bit av information och deras samtalare sätts ihop. Om Alice kodade en noll och Bob a 1 så kommer de att se en 1. Men eftersom Alice vet att hon lägger noll i, kommer hon veta att Bob sätter in en 1. Och eftersom Bob vet att han lägger en 1, Jag vet att Alice sätter i noll. Om båda lägger in 1, eller båda lägger i nollor, blir resultatet noll.

I båda situationerna kommer båda mottagarna att veta vilken bit den andra skickade - och de kommer att ha skurit i halva tiden det vanligtvis kräver för två personer att skicka varandra bitar med en enda partikel.

Bandbredd fördubblades.

Detta fungerar i den verkliga världen

Papperet, som publicerades i tidskriften Physical Review Letters, var rent teoretiskt, men Del Santo och Dakić samarbetade med ett team experimentalister vid universitetet i Wien för att visa att metoden kan fungera i den verkliga världen.

Denna del av resultaten har ännu inte varit genom peer review och publicering i en journal, men den finns tillgänglig på preprint-servern arXiv.

Forskarna använde strålklyvare för att separera foton i rumslig överlagring, vilket innebär att de på ett visst sätt var på två ställen samtidigt. Genom att göra så skrev forskarna, de drog av precis vad det första papperet beskrev: kodning av bitar i delade fotoner, blandning av dem tillsammans och tolkning av resultaten.

Forskarna visade också att denna teknik med en liten modifikation kunde användas för att genomföra perfekt säker kommunikation. Om en av kommunikatörerna, Alice, matar in en slumpmässig bitbit och Bob kodar det sanna, sammanhängande meddelandet, skulle ingen avlyssnare någonsin kunna räkna ut vad Bob berättade för Alice utan att veta vad Alice hade kodat, sade Del Santo.