中國科學技術學院院長潘建偉及其朋友彭承志、陳宇翱等與復旦學院馬雄峰合作，在國際上首次實驗實現了反事實直接量子通訊，在實驗中演示了圖象的反事實傳輸，相關成果近期發表在國際權威學術刊物《美國科大學院報》上。
根據日常生活經驗，任何信息傳輸都須要通過實物載體，如信函、電磁波等。但是，國際知名量子光學專家M.小組2013年提出的“反事實直接量子通訊”方案表明，雖然通訊雙方（假設為Bob和Alice）之間沒有實物粒子的交換，也可以實現信息傳遞。這與人們日常生活中產生的直觀認識脫節，即所謂“反事實”。
反事實直接量子通訊本質上是光的“波粒二象性”的集中彰顯。該方案最初的靈感來自于1993年提出的“炸彈測試模型”。MZ干涉儀有兩個入口記為A和B，兩個出口記為C和D人類首次實現量子通訊，有上下雙腳。假如下臂中可能存在一個特別敏感的炸彈，雖然只有一個光子遇見它，也會被其吸收并引起爆燃。為了偵測炸彈是否存在，可以從A端向干涉儀中發射一個光子。假如炸彈不存在人類首次實現量子通訊，因為干涉，光子將一定從端口C離開；假如炸彈存在，則光子要么通過下臂被炸彈吸收，要么通過頸部，并以相同的機率從端口C或D離開。為此，假如最終在端口D偵測到一個光子，這么炸彈一定存在于干涉儀中且一定沒有光子通過炸彈，但是我們卻得到了炸彈存在的信息。這在后來被稱為“無互相作用檢測”。在此基礎上，再借助量子芝諾效應，可以大大提高上述無互相作用檢測的成功率。
圖1.無互相作用檢測示意圖
反事實直接量子通訊的數學實現，最核心的結構是嵌套和串聯的干涉儀。Bob按照他須要傳輸的信息來編碼，通過嵌套的量子芝諾效應，Alice可以借助類似于“無互相作用檢測”的形式完整地得知Bob的信息，而在此過程中沒有任何光子在她們之間傳輸。
等人的原始方案要求有無窮多個干涉儀，這也許是不可能實現的。潘建偉團隊通過對原始方案的深入剖析和改進，致使反事實直接量子通訊得以實現。一方面，她們通過使用單光子源，在較少的干涉儀數量下也可以得到完全的反事實性；另一方面，用被動篩選光子抵達時間的策略，取代原方案中的高速主動光開關等。整個實驗裝置如圖2所示。研究團隊實現了技術突破，使用先進的相位穩定技術，首次實現了復雜的嵌套和串聯的單光子干涉儀，并成功傳輸了一張100×100象素的中國結圖片，傳輸正確率達到了87%，如圖3所示。該方案還可以進一步發展，用于無互相作用成像或極弱光成像等領域。
這項工作是量子通訊領域的全新嘗試，《美國科大學院報》審稿人評論“是一個將量子芝諾效應用于通訊的新奇實現”。美國數學學會網站World、《科學日本人》、物理學家組織網（Phys.Org.）等國際權威媒體作了專題報導。
圖2.實驗裝置
圖3.100×100象素中國結圖片的傳輸結果
量子芝諾效應
古埃及知名哲學家和物理家芝諾（Zeno）提出過許多關于運動的不可分性的哲學悖論，其中最知名的一個便是“飛矢不動”悖論：一支在空中飛行的箭，雖然是不動的，由于箭在每一個頓時都應當是靜置的，這么無數個靜置的組合還應當是靜置。這個推論在精典世界里似乎是不創立的，是邏輯上的悖論，但在量子熱學里是可能的。為了記念那位哲學家，在微觀量子體系中，我們把該效應稱為“量子芝諾效應”。有一個很形象但并不完全確切的事例來比喻“量子芝諾效應”：一個人打算睡著，假如對面另一個人不斷尋問其是否睡著了，這么可以想像，打算睡著的人便總也睡不著。這顯然是在形容假如一個數學系統被連續不斷的觀測，這么它將不再繼續演變。
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