Quantum networks using counterfactual quantum communication
本研究提出一种能将电子纠缠态反事实传输至独立光子的新型量子通信协议，验证了其可用于构建量子中继器并搭建反事实量子网络，拓展了反事实量子通信的应用场景。
2024-01-30 quant-ph
Three approaches for analyzing the counterfactuality of counterfactual protocols
反事实通信协议分析使用三种方法：一个经典的论点，弱跟踪标准，费舍尔信息标准。有人认为，经典的分析导致矛盾，因此应该放弃。弱迹和Fisher信息准则的通信协议，涉及后选择的反事实的程度一致。后选择是反事实通信协议的必要组成部分。连贯的互动实验，以及最近推出的修改，消除了弱迹的反事实通信设置，进行了讨论。
2021-07-11 quant-ph
Counterfactual Full-Duplex Communication
本文提出了两种新的全双工量子通信协议，在两个远程方之间同时交换经典或量子信息，而无需通过量子信道传输物理粒子。第一种协议称为量子双工编码，它通过反事实解纠缠的方式，使用预共享的最大纠缠量子比特对交换经典比特。第二种协议称为量子电传交换，通过反事实纠缠和解纠缠，可以在不使用预共享纠缠的情况下交换任意未知量子比特。我们利用反事实电子-光子相互作用门演示了量子双工编码和量子电传交换，并表明这些量子双工通信协议分别形成全双工二进制擦除信道和量子擦除信道。
2021-09-27 quant-ph
Direct counterfactual quantum communication protocol beyond single photon source
双链马赫-曾德尔干涉仪的直接反事实量子通信协议需要单光子输入。在这里，我们表明，即使与多光子光源，包括一个强相干光源作为输入，反事实的通信可以实现与成功概率接近统一的理想渐近极限。多光子的路径演化是非局域控制的。因此，在公共传输信道中不出现任何光子或任何其它辅助信息载体的情况下传输信息。该效应是量子的，因为量子测量是该协议的基本要求。此外，提出了一种改进的方案，其中的干涉仪的数量减少。
2022-08-08 quant-ph
Evaluation of Counterfactuality in Counterfactual Communication Protocols
我们提供了一个深入的调查嵌套马赫-曾德尔干涉仪（NMZI）的参数估计使用两种信息措施：香农互信息和经典的Fisher信息。到目前为止，反事实交流（CFC）的协议基于两种不同的反事实定义。特别是，一些方案已经基于NMZI设备，但最近受到批评。我们提供了一种方法来评估这些协议的反事实，基于信息理论框架。更具体地说，我们假设任何现实的量子信道在MZI结构将有一些弱的不受控制的相互作用，我们使用的Fisher信息来衡量反事实违反。该措施是用来评估建议的反事实通信协议由Salih等人。\cite{Salih13}。Arvidsson-Shukur和Barnes \cite{ArvShukur16}的协议基于不同的定义，用概率度量进行评估。结果表明，Arvidsson-Shukur和Barnes的方案满足Arvidsson-Shukur和Barnes的定义，而Salih等人的方案仅满足理想量子信道的定义.对于现实的设备，后一种协议不能实现其目标。
2017-12-18 quant-ph
Reply to "Counterfactual communication not achieved yet -- A Comment on Salih et al. (2022)"
本文回应Popescu对反事实通信论文的质疑，澄清协议针对后选择粒子，并依据弱迹与一致历史判据从理论和实验上捍卫无粒子交换通信的结论。
2025-07-25 physics.hist-ph quant-ph
Modal, Truly Counterfactual Communication with On-Chip Demonstration Proposal
本研究对Salih等人的反事实通信协议进行形式化改造，拓展了其适用的模式范围，还实现了叠加态传输等扩展功能，为片上反事实通信提供了可行方案。
2019-01-24 quant-ph
High-efficiency Weak-trace-free Counterfactual Communication via Quantum Zeno Effect
National University of Defense Technology（国防科技大学）
本研究利用量子芝诺效应实现高效率的反事实量子通信，通过量子光子芯片实验，实现了比特和图像传输的高效与低错误率。
2026-03-18 quant-ph
Improved Direct Counterfactual Quantum Communication
最近，人们利用链式量子芝诺效应提出了一种新的直接反事实量子通信协议。我们发现，由于“链式”的副作用，导致Alice和Bob之间的等效光学距离急剧增加，该协议在实际信道中还远未得到广泛应用。因此，不仅单个比特的传输时间成倍增加，而且协议对噪声更加敏感。在此，我们提出了一种改进的协议，在该协议中，量子干涉被用来破坏由“链式”效应引起的嵌套结构。此外，我们证明了一个更好的反事实是更容易实现，并表明我们的协议优于前者在噪声的存在。
2015-05-05 quant-ph
Protocol for direct counterfactual quantum communication
在物理学中，长期以来一直假设，要使信息在空无一物的空间中的两方“爱丽丝”和“鲍勃”之间传播，物理粒子必须在他们之间传播。在这里，使用“链式”量子芝诺效应，我们展示了在理想的渐近极限下，信息可以在Alice和Bob之间传输，而没有任何物理粒子在它们之间移动。
2013-04-24 quant-ph
Counterfactual communication without a trace in the transmission channel
本文实验实现改进的反事实通信协议，通过频移标记干涉臂验证光子未在传输信道留下痕迹，并以可手机扫描的保真度反事实传输二维码图像。
2023-08-20 quant-ph
"Counterfactual" quantum protocols
分析了最近提出的协议的反事实性。提出了“反事实”的定义，有人认为，对不透明物体存在的无相互作用测量可以称为“反事实”，而对不存在这种物体的拟议“反事实”测量则不属于反事实。仅依赖于对象存在的测量的量子密钥分发协议是反事实的，但量子直接通信协议不是。因此，“反事实”这个名称对于最近通过量子直接通信传输量子态的“反事实”协议是不合适的。
2016-05-07 quant-ph
Comment on "Multitime quantum communication: Interesting but not counterfactual"
本文评论Griffiths解决量子通信协议反事实性争议的方法，指出其提出的“Cost”信道使用度量不合适，因为原始无相互作用测量协议按此度量并不具备反事实性。
2023-06-29 quant-ph
Reply to Comment on "Multitime Quantum Communication: Interesting But Not Counterfactual" by L. Vaidman
本文是对Vaidman发表在arXiv:2306.16756上、针对Griffiths 2023年《物理评论A》相关论文的评论的回复文章。
2024-02-01 quant-ph
Direct Counterfactual Communication with Single Photons
我们日常生活中的直觉使我们相信，远程各方之间交换的信息是由物理粒子携带的。令人惊讶的是，在最近的理论研究[Salih H，Li ZH，Al-Amri M，Zubairy MS（2013）Phys Rev Lett 110：170502]中，发现量子力学允许通信，即使没有物理粒子的实际传输。从通信的角度来看，这个谜团源于量子力学中的一个（非直觉的）基本概念波粒二象性。所有的粒子都可以用波函数来描述。为了确定光是否出现在通道中，人们参考其波函数的振幅。然而，在反事实通信中，信息由波函数的相位部分携带。使用单光子源，我们实验证明了反事实的通信，并成功地将单色位图从一个位置转移到另一个位置，通过使用量子芝诺效应的嵌套版本。
2017-06-05 quant-ph
Modification of "Counterfactual communication protocols" which eliminates weak particle traces
在空间上分离的区域之间进行通信的可能性，甚至没有一个光子在双方之间通过，这是一个惊人的量子现象。以这种方式传输一位的一个值的可能性，即无交互测量，在四分之一个世纪之前就已经知道了。包括传输未知量子态在内的完全通信的协议仅在几年前被提出，但研究表明，在所有这些协议中，粒子在传输通道中留下的痕迹都很弱，该痕迹大于单个粒子通过通道留下的痕迹。这使得这些协议的反事实性的主张充其量是有争议的。然而，这些最近的协议的简单修改消除了传输信道中的痕迹，使所有这些协议反事实。
2019-01-13 quant-ph
The laws of physics do not prohibit counterfactual communication
人们已经认识到，反事实通信是不可能的，即使是对后选择的量子粒子。我们强烈挑战这一点，提出了这样一个反事实的计划，其中-明确-没有一个正确的爱丽丝的光子有助于她的信息鲍勃的消息已经鲍勃。我们通过弱测量实验证明了反事实性，并在概念上使用一致的历史-从而同时满足这两个标准没有漏洞。重要的是，Alice学习Bob比特的保真度可以任意接近1。
2022-05-18 cs.IT math.IT quant-ph
What is nonlocal in counterfactual quantum communication?
我们重新回顾Salih等人的“反事实量子通信”[1]，他们声称观察者“Bob”可以向第二个观察者“Alice”发送一位信息，而没有任何物理粒子在他们之间移动。我们表明，一个局部守恒，无质量的电流-具体地说，电流模块角动量，$L_z$模2 $\hbar$ -携带的信息位。我们对从Bob到Alice的$L_z$ mod 2 $\hbar$的通量进行积分，并证明它等于$L_z$ mod 2 $\hbar$的两个特征值之一，0或$\hbar$，从而精确地解释了他发送给她的一位信息。我们以前[2]使用$L_z$ mod 2 $\hbar$的弱值得到了这个结果;这里我们不使用弱值。
2020-11-23 quant-ph
Quantum Counterfactual Communication Without a Weak Trace
经典的通信理论依赖于这样的假设，即必须有一个粒子流从鲍勃到爱丽丝，以便他发送消息给她。我们开发了一个量子协议，允许爱丽丝感知鲍勃的消息“反事实”。也就是说，爱丽丝没有收到任何与鲍勃相互作用的粒子。通过利用建立在无相互作用测量结果上的设置，我们概述了一种通信协议，使信息在发射粒子的相反方向上传播。与以前对此类协议的尝试相比，这一次是这样的，即在消息源处的弱测量不会留下可以被Alice的接收器检测到的弱痕迹。虽然一些无相互作用的计划需要大量的仔细对齐的分束器，我们的协议是可实现的两个或更多的分束器。我们证明了这个协议的数值求解的时间依赖的薛定谔方程（TDSE）的哈密顿量，实现了这种量子反事实现象。
2017-05-16 quant-ph
Genuine Counterfactual Communication with a Nanophotonic Processor
本文在可编程纳米光子处理器上实现了一种新协议，克服了先前反事实通信中弱痕迹和可扩展性问题，实现了无痕迹、低错误率（<1%）的真正反事实通信。
2018-08-14 quant-ph
Experimental demonstration of counterfactual quantum communication
基于量子力学的原理，量子密码学提供了一种有趣的方式来建立远程各方之间的秘密密钥，通常依赖于信号粒子的实际传输。令人惊讶的是，Noh最近提出了一种更引人注目的方法，称为“反事实量子密码学”，使密钥分发成为可能，其中携带秘密信息的粒子不通过量子信道传输。我们实验给这里一个忠实的实现以下计划表上实现。此外，我们报告了一个1km的光纤工作在电信波长的说明，以验证其扩展到长距离的可行性。对于这两种情况，在干涉仪的主动稳定下保持了优于98%的高信噪比，而在1 km信道后获得了约5.5%的量子误码率。
2011-07-28 quant-ph
Counterfactual quantum-information transfer
我们证明了量子信息可以在两个遥远的参与者之间传输，而无需任何物理粒子在它们之间旅行。反事实方案的关键步骤是使两个非局域量子比特相互纠缠而不发生相互作用，因此该方案也可以用来反事实地产生非局域纠缠。在这里，我们说明了该计划，通过使用飞行的光子量子比特和固定的电子自旋量子比特的辅助量子点内的双面光学微腔。与传统的量子隐形传态不同，该方案不需要两个相距遥远的参与者事先进行纠缠共享或经典通信。
2014-04-25 quant-ph
Counterfactual universal quantum computation
通用量子计算通常与两能级量子子系统之间的相互作用有关，因为这种相互作用通常被视为实现通用量子计算的必要条件。在这项工作中，我们表明，与这种直觉相反，通用的量子计算可以在初始独立的两能级量子子系统之间没有相互作用的情况下实现。我们称之为反事实通用量子计算。作为特例，我们展示了如何实现量子态的反事实通信、反事实量子交换和反事实量子擦除码。为了便于实际实现，我们分析了反事实通用量子计算与现实的设备，包括有限的执行时间，光子损失和原子丢失的影响。除了说明量子物理学的神秘和违反直觉的性质的理论兴趣之外，我们的工作对古代艺术的彩色成像也有实际应用，因为光是禁止照射的。
2020-11-14 quant-ph
The wave-function is real but nonphysical: A view from counterfactual quantum cryptography
反事实量子密码学（CQC）在这里被用作评估量子态状态的工具：它是真实的/实体的（自然的客观状态）还是认知的（观察者的知识状态）？与最近的方法波函数本体论，这是基于现实主义模型的量子理论，在这里，我们重铸的问题之间的通信发送器（鲍勃），谁使用的相互作用免费测量，和接收器（爱丽丝），谁观察到的干涉图案马赫-曾德尔设置的问题。我们的方法的一个优点是，它允许我们定义“物理”的概念，除了“真实”。在反事实量子通信的实例中，现实被归因于相互作用自由测量波函数（$ψ$），因为爱丽丝确定性地推断鲍勃的测量。另一方面，$ψ$不对应于粒子的物理传输，因为它在鲍勃的仪器上没有产生检测。因此，我们得出结论，在这种情况下的波函数（以及一般情况下的推广）是真实的，但不是物理的。典型的经典现象是，物体的实在性和物理性是等价的，而对于量子现象，前者严格地较弱。作为这一思想的一个具体应用，波函数的非物理实在性被证明是CQC安全性的基本非经典现象。
2014-07-07 quant-ph
Multitime Quantum Communication: Interesting But Not Counterfactual
本文指出SLAZ量子通信协议并非“反事实”，通过引入基于振幅绝对值平方的信道使用量度“Cost”，证明在步骤数趋于无穷的渐近极限中总Cost不趋于零，并利用Gram矩阵性质给出了严格下界。
2023-06-28 quant-ph
Detector blinding attacks on counterfactual quantum key distribution
本研究针对反事实量子密钥分发协议，提出两种探测器致盲攻击方法，证明其安全性漏洞，并强调实验实现需加入明确对策以抵御此类攻击。
2020-11-05 quant-ph
Tripartite Counterfactual Quantum Cryptography
我们展示了两个不信任的当事人，“鲍勃”和“查理”，如何在相互信任的“爱丽丝”的帮助下共享一个秘密密钥，这与事实相反-也就是说，三方之间没有携带信息的粒子。
2014-04-22 quant-ph
Noiseless attack and counterfactual security of quantum key distribution
反事实量子密钥分发（QKD）使双方能够使用无交互测量来共享密钥。在这里，我们指出，反事实QKD协议的效率可以通过包括非反事实比特来提高。这种包含可能会引起无噪声攻击的可能性，其中Eve可以获得密钥位的知识，而不会在量子信道中引入任何错误。我们展示了如何可以解决这个问题，在一个简单的方式，自然会导致“反事实安全”的想法，即非反事实的关键位是安全的反事实检测。这种提高密钥速率的方法被证明适用于各种现有的量子反事实密钥分发协议，在不削弱其安全性的情况下提高其效率。
2021-09-06 quant-ph
The Meaning of Elements of Reality and Quantum Counterfactuals -- Reply to Kastner
本文是对Kastner [Found. Phys.，即将出版，quant-ph/9807037]，其中她继续在时间对称的量子理论的框架内批评Aharonov-Bergman-Lebowitz规则的反事实用法，特别是通过分析三个盒子的"悖论“。有人认为这种批评是站不住脚的。解释了三盒例子的特殊性。它解释说，在时间对称的量子理论的框架中，现实的元素是反事实的陈述，因此，即使是相互冲突的现实元素也可以与单个粒子相关联。它表明如何“反事实”的现实元素可以是有用的物理实验（三个盒子的例子）的分析。Kastner的应用程序的一致性历史方法的时间对称的反事实的有效性受到质疑。
1999-03-30 quant-ph
Counterfactual Logic Gates
我们提出如何基本的逻辑门，包括NAND，NOR和XOR门可以实现反事实。所提出的反事实逻辑门的两个输入（Bob和Charlie）和输出（Alice）不在同一个站内，而是分开在三个不同的位置。我们证明了在信息处理过程中，不需要为门预先安排纠缠，更重要的是，没有真实的物理粒子在Alice、Bob和Charlie之间穿梭. Bob和Charlie只需要独立地控制将他们连接到Alice的传输通道的阻塞和解除阻塞。通过这种方式，他们可以完全确定在Alice端的真实光子的状态，从而实现反事实逻辑门。一个特定的反事实逻辑门的功能只取决于爱丽丝的光学设备的适当设计。此外，我们利用所提出的反事实逻辑门，演示了如何反事实地制备Greenberger-Horne-Zeilinger态和W态，其中三个远程量子对象处于阻塞和非阻塞传输信道的叠加态。
2020-03-31 physics.optics quant-ph
