研究成果发表在科学期刊《光学快报》上。.
当被问及“仅用一个光子能传输多少信息?”时,大多数科学家会回答“很少”(1 或 0)。然而,理论上,单个光子能传输的信息量是没有上限的。但实际上,许多因素限制了每个光子能传输的信息量。特温特大学的研究人员利用一种创新方法,成功地用单个光粒子传输了不少于 10.5 比特的信息。.
方法:
参与研究的研究人员之一佩皮恩·平克塞教授解释了该系统的工作原理。“这可以比作激光笔照射在固定在板上的字母上的亮度。被照亮的字母就是激光笔光线所包含的信息。板上的字母数量决定了可以用光传输的信息量。” 主要区别在于,平克塞教授及其团队创建了一个包含9072个字符的字母表,并且与激光笔不同,他们使用单个光子来传输信息。这正是这项研究的关键挑战:单光子检测。这是因为噪声(随机光子)会干扰测量。研究人员设计了一个巧妙的方法来消除噪声。他们利用了单个蓝色光子可以精确地分裂成两个红色光子的特性。研究人员安排第一个光子向探测器(类似于数码相机)发送信号,然后短暂地打开探测器。利用一面镜子,第二个光子被引导到特制字母表中的目标字母上。然而,他们人为地使这个光子稍微绕了点弯,使其在探测器打开的瞬间正好到达目标字母。这是光子进入探测器的唯一时机。通过这种方法,研究人员成功消除了噪声。
Pinkse表示,实际上很难确定单个光子能够传输的最大信息量。“使用我们的方法,理论上可以发送的信息量没有上限。信息量取决于你创建的字母表的大小。但即使你创建的字母表包含与整个宇宙原子数量一样多的字符,你也只能用一个光子传输最多270比特的信息。”.
