中国科学技术学院院长潘建伟及其朋友彭承志、陈宇翱等与复旦学院马雄峰合作，在国际上首次实验实现了反事实直接量子通讯，在实验中演示了图象的反事实传输，相关成果近期发表在国际权威学术刊物《美国科大学院报》上。
根据日常生活经验，任何信息传输都须要通过实物载体，如信函、电磁波等。但是，国际知名量子光学专家M.小组2013年提出的“反事实直接量子通讯”方案表明，虽然通讯双方（假设为Bob和Alice）之间没有实物粒子的交换，也可以实现信息传递。这与人们日常生活中产生的直观认识脱节，即所谓“反事实”。
反事实直接量子通讯本质上是光的“波粒二象性”的集中彰显。该方案最初的灵感来自于1993年提出的“炸弹测试模型”。MZ干涉仪有两个入口记为A和B，两个出口记为C和D人类首次实现量子通讯，有上下双脚。假如下臂中可能存在一个特别敏感的炸弹，虽然只有一个光子遇见它，也会被其吸收并引起爆燃。为了侦测炸弹是否存在，可以从A端向干涉仪中发射一个光子。假如炸弹不存在人类首次实现量子通讯，因为干涉，光子将一定从端口C离开；假如炸弹存在，则光子要么通过下臂被炸弹吸收，要么通过颈部，并以相同的机率从端口C或D离开。为此，假如最终在端口D侦测到一个光子，这么炸弹一定存在于干涉仪中且一定没有光子通过炸弹，但是我们却得到了炸弹存在的信息。这在后来被称为“无互相作用检测”。在此基础上，再借助量子芝诺效应，可以大大提高上述无互相作用检测的成功率。
图1.无互相作用检测示意图
反事实直接量子通讯的数学实现，最核心的结构是嵌套和串联的干涉仪。Bob按照他须要传输的信息来编码，通过嵌套的量子芝诺效应，Alice可以借助类似于“无互相作用检测”的形式完整地得知Bob的信息，而在此过程中没有任何光子在她们之间传输。
等人的原始方案要求有无穷多个干涉仪，这也许是不可能实现的。潘建伟团队通过对原始方案的深入剖析和改进，致使反事实直接量子通讯得以实现。一方面，她们通过使用单光子源，在较少的干涉仪数量下也可以得到完全的反事实性；另一方面，用被动筛选光子抵达时间的策略，取代原方案中的高速主动光开关等。整个实验装置如图2所示。研究团队实现了技术突破，使用先进的相位稳定技术，首次实现了复杂的嵌套和串联的单光子干涉仪，并成功传输了一张100×100象素的中国结图片，传输正确率达到了87%，如图3所示。该方案还可以进一步发展，用于无互相作用成像或极弱光成像等领域。
这项工作是量子通讯领域的全新尝试，《美国科大学院报》审稿人评论“是一个将量子芝诺效应用于通讯的新奇实现”。美国数学学会网站World、《科学日本人》、物理学家组织网（Phys.Org.）等国际权威媒体作了专题报导。
图2.实验装置
图3.100×100象素中国结图片的传输结果
量子芝诺效应
古埃及知名哲学家和物理家芝诺（Zeno）提出过许多关于运动的不可分性的哲学悖论，其中最知名的一个便是“飞矢不动”悖论：一支在空中飞行的箭，虽然是不动的，由于箭在每一个顿时都应当是静置的，这么无数个静置的组合还应当是静置。这个推论在精典世界里似乎是不创立的，是逻辑上的悖论，但在量子热学里是可能的。为了记念那位哲学家，在微观量子体系中，我们把该效应称为“量子芝诺效应”。有一个很形象但并不完全确切的事例来比喻“量子芝诺效应”：一个人打算睡着，假如对面另一个人不断寻问其是否睡著了，这么可以想像，打算睡着的人便总也睡不着。这显然是在形容假如一个数学系统被连续不断的观测，这么它将不再继续演变。
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