零通信：如何在不发送任何信息的情况下发送消息

我们通过粒子相互连接。电话和短信搭载着光斑，网站和照片加载在电子上。所有通信本质上都是物理的。信息被记录和广播在实际物体上，即使是我们看不见的物体。

当物理学家与世界沟通时，他们也与世界连接。他们向粒子或原子发射光芒，并等待光线返回报告。光与物质位相互作用，这种相互作用如何改变光线揭示了一两个物质位的属性——尽管这种相互作用通常也会改变物质位。对于这种坦诚的事件，专业的术语是测量。

粒子甚至可以使用其他粒子相互连接。两个电子之间的电磁力是由光粒子传递的，夸克聚集在质子内部是因为它们交换胶子。物理学本质上是对相互作用的研究。

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信息始终通过相互作用传递，无论是在粒子之间还是在我们自己之间。我们是由相互沟通的粒子组成的，我们通过与周围环境互动来了解它们。我们越了解这种相互作用，我们就越了解世界和我们自己。

物理学家已经知道相互作用是局域的。与城市政治一样，粒子的影响也局限于其直接辖区。然而，相互作用仍然难以描述。物理学家必须将粒子视为个体，并在其孤独的存在中添加复杂的项，以模拟它们与其他粒子的亲密关系。由此产生的方程式通常无法求解。因此，即使对于可以与自身相互作用（如在自身尾迹中滚动的船只）的单个粒子，物理学家也必须进行近似。尽管物理学家一丝不苟，但他们能够成功仍然是一个奇迹。尽管如此，他们的论点仍然是我们拥有的最准确的理论。

量子力学是关于粒子的完美理论，因此它自然地描述了测量和相互作用。在过去的几十年里，随着计算机推动量子力学的发展，该理论也被重新构建以包含信息。量子力学对测量和相互作用的暗示是出了名的怪异。它对信息的暗示则更加奇怪。

这些最奇怪的暗示之一反驳了通信的物质基础以及常识。一些物理学家认为，我们可能能够在不传输粒子的情况下进行通信。2013年，一位曾经是业余物理学家的哈提姆·萨利赫甚至与专业人士一起设计了一种协议，在该协议中，信息是从粒子从未到达的地方获得的。信息可以是无形的。通信可能并非完全是物理性的。

今年四月，一篇关于萨利赫协议的短文的早期版本在线发表在《美国国家科学院院刊》上。这篇文章的10位作者大多来自中国科学技术大学在上海和合肥的分支机构。最后一位作者是潘建伟，一位杰出的物理学家，他还开发了一个用于通过量子力学进行通信的卫星星座。他最近使用这个网络传输了纠缠粒子，距离超过1200公里。

潘和他的合作者发表论文的速度超过每月一篇。但他们四月发表的论文，由曹原和李玉怀合著，却是非同寻常的。他们描述了一个实验，在实验中，他们将中国结的黑白图像发送到计算机，而没有传输任何粒子。

非凡的主张需要非凡的证据——即使是为其团队的证据挖掘最初基础的人，列夫·瓦伊德曼，也怀疑他们的主张。瓦伊德曼和其他人已经争论如何解释这些结果十年了。他们的沟通现在正在改变我们对量子理论的理解。

物理学家努力理解量子力学对现实的低语以及我们对物质世界的了解。然而，该理论开始大声说话。物理学家现在质疑量子理论施加的不确定性，因为即使是弱测量也揭示了曾经被认为不可能的细节。关键在于测量和相互作用的概念，以及未来信息技术的基础。

因为如果我们可以在没有粒子的情况下处理信息，我们就可以制造一台无需启动的计算机，并且我们可能能够进行绝对保密的通信。不会有任何东西被拦截，也不会有任何东西被黑客入侵。这种可能性源于波函数内部包含的信息——以及虚构如何显现为真实的方式。因此，在我们能够使通信无形化之前，我们必须赋予量子理论实体。

赋予量子力学实体

量子力学的基本工具是波函数，其所有奇异之处都由此构成。量子物体的每一种可能状态，其测量的每一种可能结果，都是薛定谔方程的解。这个简单的方程类似于描述运动波的方程——足以让埃尔温·薛定谔将其解命名为波函数——但量子波是抽象的，不是真实的。与海浪或声音的解不同，波函数始终包含虚数。

为了从这种复数数学中获得真实的答案，物理学家将波函数乘以其自身的负版本。结果是观察到具有波函数详细描述的属性的物体的概率。对于任何量子物体，所有解的平方和始终合计为100%。薛定谔方程解释了每一种可能性。它令人困惑，但并不令人惊讶。

当我们求解薛定谔方程来预测粒子的位置时，通常有很多可能性——就像在确定冲浪的精确位置时一样。由于粒子和波的众所周知的二元性，位置和轨迹在量子力学中是不明确的。但是，测量提供了波函数无法提供的确定性。当我们观察电子的位置时，我们肯定知道它。然而，这种知识是有代价的。一旦我们知道位置，我们就无法知道速度。如果我们测量速度，我们将失去对位置的所有了解。这种认识论上的权衡被称为海森堡不确定性原理。许多其他可观测值，例如时间和能量，同样是不相容的。

这种数学的一个值得注意的怪癖是，根据其概率，将特定物体的薛定谔方程的解组合起来也是一种可能的解。这被称为叠加，尽管这是一个用词不当。一个解不是放在另一个解之上，而是将它们加在一起混合。就像榨汁一样，整体的味道超越了添加的成分。

量子力学是违反直觉的，叠加就是原因。尽管我们生活在不断变化的概率和真理的混合中，但我们在日常生活中从未体验过叠加。因此，为了理解叠加，让我们考虑一个可以实现的思想实验。这个例子说明了量子力学的大部分怪异之处，并且是潘和他的同事进行的实际实验的基础。

光的技巧

将激光指向一块部分涂有铝的玻璃，就像单向镜一样。如果玻璃相对于入射光线的角度为 45 度，则一半光束继续穿过，另一半光束垂直于原始光束反射开。没有少有人走的路——路径的选择，就像量子力学一样，是完全随机的。

现在，在这些路径中的每一条路径上设置一面普通镜子，并将光束重新结合。光表现为波，因此光束在相遇处相互干涉，在荧光屏上产生波纹图案，荧光屏在被击中时会发光（图 1）。屏幕上的干涉图案看起来像有人用梳子梳过它——结果等同于著名的双缝实验。但是我们的装置有一个更高级的名字——马赫-曾德尔干涉仪。

我们可以通过在一条光束的路径中插入一块玻璃来改变屏幕上的图案。玻璃减慢了光的速度，因此其波峰和波谷不再与另一条光束的波峰和波谷匹配。一定厚度的玻璃刚好足以减慢一条光束的速度，使其波峰与另一条光束的波谷同时到达。屏幕的某些区域现在变暗，两条光束中的光在那里相互破坏性干涉。如果我们在这样一个位置放置一个光子探测器，则不会记录到任何光。

物理学家已经学会了如何产生单光子以及如何探测它们（甚至用肉眼），因此他们经常使用粒子而不是光束进行此类实验。当他们一次将一个光子 направляют 向单向镜（也称为分束器）时，一半继续畅通无阻地穿过，另一半反射开——与光束的情况相同。对于单个粒子来说，没有任何改变。尽管一次只有单个光子在任一路径上行进，但干涉图案仍然出现在屏幕上。我们甚至可以通过插入一块玻璃来改变图案。光子仍然表现得像波一样。但是，现在每个光子与什么相互干涉呢？这个问题的答案是量子力学的本质。

光子不能分裂成两半并与自身干涉——我们总是探测到完整的光子。光子以叠加态存在，因此它们可能同时采取两条路径。为了解释叠加，作者经常说粒子同时存在于两个地方。但这是错误的。

如果我们在光子的两条可能路径上都放置探测器，则一个探测器始终会咔哒作响，而另一个探测器则不会。如果我们在一条路径上放置一个探测器，它会在一半的时间内咔哒作响。然而，当探测器记录任一路径上的光子时，干涉图案不再出现在屏幕上。即使我们与光子相互作用，但让它们通过，只是为了知道它们在哪里，图案仍然会消失。测量的行为，知识的获取本身，会改变结果。一旦我们观察到一个粒子，它就不再表现得像波一样。光可能过着双重生活，但一次只过着一种生活。

薛定谔认为波函数对应于真实物体。自 1926 年以来，大多数物理学家都将波函数解释为知识的抽象包，而不是我们世界的居民。然而，在某种意义上，数学必须是真实的。

每当光子被描述为路径的叠加时，它们都会以某种方式干涉。如果我们通过区分路径来破坏叠加，则干涉总是会消失。每当我们找出光子采取哪条路径时，另一条路径就不再可能。波函数详细描述了可能性。因此，在一条路径变得不可能之后，波函数会发生变化，以反映我们对世界的了解。物理学家说波函数坍缩了。量子世界也坍缩了。叠加比我们任何经典的经验都更脆弱。

爆炸

1993 年，阿夫沙洛姆·埃利泽和瓦伊德曼将干涉仪从超现实主义推向了荒谬，他们进行了一个思想实验，其他人将使其成为现实。想象一下，第二个分束器取代了荧光屏，路径在那里重新汇合（图 2a）。现在，在分束器之后，在每条可能的路径上放置一个探测器。光子同样有可能到达任一探测器。再次通过添加一块玻璃来改变原始路径之一，因此在一个探测器处发生破坏性干涉，而在另一个探测器处则不然——光子始终在第二个探测器中记录，但从不在第一个探测器中记录。我们实际上可以观察到这一点。

现在，在原始分束后的路径之一中放置一个障碍物。一半的光子被吸收，另一半光子沿着畅通无阻的路径传播。这些畅通无阻的光子应该像以前一样继续传播到第二个探测器。它们没有。一半在第一个探测器中记录，当有两条路径时，第一个探测器没有咔哒作响（图 2b）。干涉消失了，因为另一条路径不再可能。光子肯定会沿着没有障碍物的路径传播，但它们以某种方式知道另一条路径发生了什么，并相应地改变了它们的行为。事实上，光子出现在被禁止的探测器中——仅一次——就足以直观地了解障碍物的存在。

埃利泽和瓦伊德曼声称他们的思想实验是量子力学非定域性的一个例子。一起诞生的两个粒子可以存在于互补属性的叠加态中——并且随着粒子在宇宙中分离，我们可以测量一个粒子的属性并立即知道另一个粒子的属性。这种相互依赖性称为纠缠。经典物体具有遥远的影响——月球绕地球运行，磁铁吸引金属——但这些影响是通过局域相互作用传递的，传播速度不快于光速。然而，被宇宙隔开的粒子会立即失去其叠加态。我们路径上的光子没有质量或电荷，因此它们不会在空间中发出物理影响。量子仍然是局域的。然而，不知何故，清晰路径上的光子瞬间知道另一条路径上的障碍物，而没有与之发生任何相互作用。光子从远处获取了信息。

埃利泽和瓦伊德曼解释说：“人们通常认为，与经典力学不同，量子力学对测量过程造成的系统最小扰动施加了严格的限制。”这不可能是真的。一条路径可能未受干扰，但我们的观察会发生变化。另一条路径上障碍物的存在本身就类似于测量，将信息传递给光子和我们。

开发了全息图的丹尼斯·加博说，每次观察都需要一个光子。但是，光不必照射到物体上才能显示它。我们可以不看就看到。（这既不是贝壳游戏也不是超感官知觉。现实世界中的大多数光子都有远远超过两条可能的路径，这些路径通常会相互抵消，为光留下笔直、最短的路径，这是我们观察到的。大多数光的行为都像我们经典认为的那样。）

埃利泽和瓦伊德曼当时在特拉维夫工作，他们更戏剧性地策划了他们的想法（图 2b）。他们没有在一条路径上想象一个惰性障碍物，而是在一条路径上想象了一枚炸弹，当光子击中它时会爆炸。如果光子沿着该路径传播，炸弹就会爆炸，我们肯定知道光子在那里。如果光子沿着清晰的路径传播，我们仍然可以辨别出障碍物的存在——在这种情况下，炸弹——而无需用光照射它。畅通无阻路径上的光子将在一半的时间内在被禁止的探测器中记录，从而提醒我们炸弹的存在。埃利泽和瓦伊德曼称之为无相互作用测量。贵族数学物理学家罗杰·彭罗斯爵士称他们的洞察力为反事实。但这个思想实验并非与既定事实相反。埃弗特·杜马尔基·范·沃特海森在 1995 年格罗宁根的科学博览会上，使用廉价仪器——以及炸弹以外的障碍物——演示了无相互作用测量。之后，物理学家们无法比观众更好地解释演示。

波函数和叠加描述了具有实际后果的实际现象。数学是确定的；解释是不确定的。一些物理学家再次认为，波函数是真实物体，类似于磁场。另一些人则认为波函数描述的是集合，而不是单个粒子。还有一些人非常认真地对待数学，以至于他们认为叠加创造了许多世界，每种可能性都对应一个世界。

大多数物理学家坚持认为，数学只详细描述了我们这个世界的许多可能性。但埃利泽和瓦伊德曼将自己转变为更激进的想法。“在多世界解释的框架内，可以避免这种悖论，”他们写道。如果存在许多世界，那么无相互作用测量就很容易解释。波函数不会坍缩，每种可能性仍然存在于某个地方——我们在这里辨别出障碍物，是因为在另一个宇宙中发生了爆炸。

在埃利泽和瓦伊德曼的计算中，在任何宇宙中，在没有相互作用的情况下传递信息的概率最多为 50%。但在 1994 年，两位刚在海湾地区完成博士学位的年轻人——马克·卡塞维奇和保罗·克维亚特——在因斯布鲁克的安东·塞林格实验室相遇。卡塞维奇告诉克维亚特，以及奥地利的其他几位同事，他们如何才能提高成功率。如果障碍物在一半的时间内在没有相互作用的情况下传输信息，那么更多的障碍物应该更频繁地传输信息。重复分裂干涉仪中的路径并在其中插入障碍物类似于重复测量并从每次测量中获得知识。克维亚特和他的同事称之为审讯。

从理论上讲，如果物理学家使用无限数量的障碍物，他们可以在没有相互作用的情况下提取完美的信息。在实验中，克维亚特和他的同事将光子的一条路径六次通过障碍物，并将无相互作用测量的次数增加到 70%。在 20 世纪 70 年代，德克萨斯大学奥斯汀分校的两位物理学家拜迪亚纳特·米斯拉和 E. C. 乔治·苏达山研究了重复测量延长量子效应的怪异能力。他们称之为量子力学的芝诺悖论。这位希腊哲学家认为，反复测量箭的位置，因为它前进到目标距离的一半，这意味着箭永远不会落地。总会剩下一半的距离。

反事实

自从反事实概念引入以来的近 25 年里，物理学家已经意识到了许多应用，这些应用不如探测炸弹那么不稳定。1998 年，克维亚特和他在洛斯阿拉莫斯的合作者在干涉仪内拍摄了人发的照片，光线没有穿过该路径。两年后，在英国，两位理论家格雷姆·米奇森和理查德·约萨描述了如何在没有相互作用的情况下进行计算。

量子计算机很难构建，部分原因是测量是笨拙的。为了知道算法的结果，我们必须破坏运行这种计算机所依据的叠加。2006 年，奥努尔·霍斯滕、克维亚特和伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的其他合作者将量子芝诺效应链附加到反事实概念上，并设计了一台可以在根本不运行的情况下传递信息的量子计算机。他们解释说：“这只有在量子计算机领域才有可能，在量子计算机领域，计算机可以同时存在于‘运行’和‘不运行’的量子叠加态中。”

当瓦伊德曼读到理论计算机无需启动即可工作时，他认为克维亚特再次击败了他，提高了反事实概念的效率。但这个想法并不像在没有光的情况下辨别路径上的障碍物那样简单。正如瓦伊德曼所说，克维亚特和他的合作者的计算机依赖于“在特定位置没有物体，据称[光子]不在那里”。但没有信息可以来自虚无。在分析了实验几个月后，瓦伊德曼解释说，“光子没有进入干涉仪，光子从未离开干涉仪，但它在那里。”如果信息是从物体的缺失中得出的，则粒子必须在它不可能在的地方。克维亚特写道，瓦伊德曼的解释是“胡说八道”。

2009 年，在韩国电子和通信研究院，泰贡·诺迈出了合乎逻辑的下一步。诺并没有采用无需运行的虚构计算机，而是将反事实概念“应用于现实世界的通信任务”。他开发了一种协议，用于发送密钥以解锁共享数据。当光子在干涉仪中沿着畅通无阻的路径传播时，获得的关于另一条路径的信息（光子不可能通过该路径传播）可用于揭示密钥。光的波峰和波谷可以上下或左右波动，这种二元属性（称为极化）可用于编码比特。然后可以通过受阻通道传输信息，接收器控制该通道。发送者和接收者也共享常规信息，但如果他们遵循简单的协议，则没有人可以窃听或窃取他们的密钥。没有什么可以拦截——正如诺解释的那样，光子在发送者的设备内部生灭。他说，比没有信号更奇怪的是，“仅仅是窃听者可能犯罪的可能性就足以检测到窃听者，即使该犯罪实际上并未实施。”他将反事实概念比作电影《少数派报告》中的先发制人逮捕。

2011 年，潘和他在合肥的其他几位合作者在他们的实验室的桌面上实现了诺的“引人入胜”的方案。他们通过一公里长的光纤电缆发送了一个安全密钥——速率为每秒 51 比特——尽管并非没有重大错误。潘和他的团队没有达到将他们的科学转化为技术所需的保真度，但他们声称，“我们已经给出了原理验证演示。”某些信息确实可以在没有粒子的情况下传播。

2009 年，当哈提姆·萨利赫在英格兰生活时，他读了诺的论文，并问自己：“我为什么没想到？”他拥有电子学学位，但在阅读了罗杰·彭罗斯的几本流行书籍并参加了约克大学的研讨会后，自学了量子物理学。一年后，萨利赫回到他的家乡苏丹，在那里他销售太阳能电池板，一位朋友邀请他担任沙特阿拉伯阿卜杜勒-阿齐兹国王科技城的访问研究员。他没有博士学位，但与那里的同事以及德克萨斯农工大学的另外两位理论家一起，他将“反事实通信的逻辑推向了其自然的结论”。正如他们解释的那样，“使用芝诺效应的链式版本，信息可以在爱丽丝和鲍勃之间直接交换，而没有物理粒子在他们之间传播，从而实现直接反事实通信。”（物理学家没有将发送者和接收者标记为 A 和 B，而是称他们为爱丽丝和鲍勃。）

首先，萨利赫和他的同事设计了一种协议，用于在没有粒子的情况下通信某些信息。像以前一样，将光子分成两条路径，然后在第二个分束器处重新汇合。现在再次这样做，并一个接一个地添加干涉仪（图 3a）。使用特殊的分束器改变路径，使光子始终前进到末端的同一探测器。理论上的鲍勃控制着一系列路径中的障碍物，他可以使用这些障碍物将信息发送到爱丽丝的探测器。如果他让光子通过，则第一个探测器保证咔哒作响，定义为二进制逻辑中的 0。如果他在每次分裂后阻止路径，则光子很可能出现在第二个探测器中，结果定义为 1。因此，鲍勃将信息传输给爱丽丝，即使他没有让某些粒子通过。

从理论上讲，此设置可以确定地传输 0，但反事实信息（在没有粒子的情况下传输的 1）的可靠性较低。来自畅通无阻路径的光子偶尔会传递到另一个记录 0 的探测器，即使有数百个障碍物。

但萨利赫和他的同事随后声称，他们知道如何完成以前没有人做过的事情：使每个比特都是反事实的。应该有可能仅通过阻止光子永远不应采取的路径，在发送者和接收者之间传输信号。

在干涉仪中光子的初始分裂之后，再次划分这两条路径之一。现在在这条路径上一个接一个地添加小型干涉仪，在每个干涉仪中放置鲍勃控制的障碍物（图 3b）。因此，许多小型干涉仪嵌套在一个大型干涉仪内部，并且可以一次又一次地完成此操作。内部路径上的障碍物充当重复测量，并且无相互作用测量越多，通信效率越高。甚至可以使路径发生干涉，因此到达爱丽丝探测器的粒子永远无法沿着鲍勃阻止的路径传播。它们确实被阻止了。但是，当他阻止或不阻止他的路径时，探测器仍然会记录不同的结果。鲍勃在没有与任何粒子相互作用的情况下发送信息。

萨利赫和他的同事设计的协议很难想象，即使在实验室内部也是如此。因此，他们构思了另一个使用类似干涉仪的协议，该干涉仪由阿尔伯特·迈克尔逊在 1880 年代开发，用于确定以太的存在（最近，也用于探测引力波）。在迈克尔逊干涉仪中，光再次被分成两条路径，但镜子将光束反射回它们最初分裂的地方。它们在那里发生干涉。实验人员可以嵌套这些干涉仪，并通过两种极化来区分光线发生干涉的位置，这两种极化充当比特。

在他们的论文结尾，萨利赫和他的同事宣称，“我们强烈挑战长期以来的假设，即信息传输需要物理粒子在发送者和接收者之间传播。”2014 年，他们甚至获得了关于在没有“物理真实”实体的情况下进行直接通信的专利。萨利赫随后创立了一家名为 Qubet Research 的公司，以将这一想法货币化。

弱测量，强观点

列夫·瓦伊德曼是一位多产的评论员。在他最近的 25 篇论文中，有 12 篇是对其他物理学家的回复或对其工作的批评。他有时会不客气地断言某人的论文根本不应该发表，但他也将他被拒绝的论文列在他的网站上。他说，他如此频繁地评论是因为“公开讨论和分歧有助于推动物理学向前发展。”

物理学家可以就数学和实验结果达成一致，但仍然对他们的解释存在争议。瓦伊德曼或许会感到惊讶——但也合乎理性——他怀疑通信是否会在没有粒子的情况下发生，正如萨利赫和其他人所描述的那样。瓦伊德曼抱怨说，萨利赫等人的协议“是基于对光子过去的幼稚的经典方法”。他承认，“如果一个过程在没有任何真实物理粒子在两方之间传播的情况下发生，那么该过程就是反事实的。但是这个定义的含义是什么？对于量子粒子，‘传播’没有明确的定义。”瓦伊德曼的论点不仅仅是关于语言，而是关于我们可以对世界说些什么。

瓦伊德曼坚持认为粒子没有过去。如果它们没有过去，我们实际上无法知道粒子是否曾经靠近过物体并与之相互作用。当我们测量粒子以找出答案时，可能告诉我们的波函数就会坍缩。我们不会从粒子中了解历史，而是将历史强加给它们。

但是，在 1988 年，瓦伊德曼和南卡罗来纳大学的两位同事设想了一种新型的测量——一种非常微弱的测量，以至于它不会使量子态坍缩。弱测量无法释放我们从光子中寻求的信息，但如果与许多此类测量和一个强测量相结合，则可能会实现。事实上，弱测量加上强测量给予我们的信息比我们应该知道的还要多。例如，将电子穿过轻微磁场，然后再穿过垂直的强磁场，可以同时揭示两个不相容的属性。弱测量揭示了海森堡认为不确定的东西。

瓦伊德曼和他的同事们已将他们的弱测量理论转化为新版本的量子力学。他们将来自弱测量和强测量的信息结合到一个单一的波函数中。过去由弱测量设定，然后瓦伊德曼在粒子的过去和未来之间建立叠加，以了解中间发生了什么。当瓦伊德曼将他的理论应用于反事实时，光子总是出现在它不应该出现的地方——在被阻挡的路径上。很少有人理解他的方法，许多人对此表示怀疑。结果是虚数，给出了负概率，这应该是不可思议的。

但在 2013 年，阿里埃勒·达南和特拉维夫的一些同事，包括瓦伊德曼，在实际的弱实验中研究了无相互作用测量。他们振动干涉仪内一条路径上的其中一面镜子，以定位这条路径上的光子。“这个实验类似于以下情景，”他们写道。“如果我们的收音机播放巴赫，我们知道光子来自古典音乐电台，但如果我们听到交通报告，我们知道光子来自本地电台。”他们听到的结果令人惊讶。光子在周围飞舞，甚至在禁行路径上，由它们的波函数引导。

许多物理学家怀疑，既不进入路径也不离开路径的光子仍然可以以某种方式存在于那里。萨利赫认为，瓦伊德曼正在使用他自己的量子力学版本，因此他自然认为其他解释是错误的。萨利赫甚至暗示，瓦伊德曼在其他物理学家审问光子时，是在告诉光子该说什么。

今年四月，潘和他的同事在他们的论文中写道：“尽管目前有几篇关于[反事实通信]理论方面的出版物，但仍然缺少一个忠实的实验演示。” 现在是时候让关于通信的实验说话了。该小组开始计划他们的实验，以结束“激烈的辩论”，甚至在萨利赫和其他人正式发表他们的想法之前。

完美通信需要无限数量的干涉仪，潘和他的小组承认这是不切实际的。因此，他们简化了迈克尔逊干涉仪的协议，并建造了四个，其中两个较小的嵌套在内部。他们将单光子源、分束器和反射镜设置在一个小型桌子上，该桌子是温度控制的，并与振动隔离。反事实通信将在上海一个实验室内的 50 厘米范围内进行。潘的合作者曹和李设计了许多可能的图像来发送，该小组投票选择了中国结。正如彭承志解释的那样，“它是对称且美丽的。”

该小组编写了软件来自动运行他们的实验，无需任何人为干预。2013 年 5 月 31 日，他们坐在电脑前，熬夜等待图像是否加载到屏幕上。他们相信他们的仪器，但他们默默地希望什么都不会出现。阴性结果将意味着量子力学是错误的。没有人观察到过这种情况。

在五个小时内，10 千字节的信息通过了发送者和接收者之间 50 厘米的空隙。许多比特必须传输多次才能注册，并且计算机更擅长识别 1 而不是 0。但是，尽管该小组没有传输任何他们可以辨别的粒子，但单色位图还是通过静态显示出来了。日出后，当他们看到图像时，他们解散去睡觉，然后才庆祝。一年后，他们发表了一篇简短的文章，但三年多后才提交论文发表。他们太忙于建造通信卫星，并且他们想花一些时间来思考结果。

潘和他的同事现在正在努力传输灰度图像，他们希望基于萨利赫的另一个协议发送纯量子信息。为了确保没有光子通过传输通道，他们还计划进行弱测量以确定光子去向。

尽管潘从事通信卫星业务，反事实引起了银行和军方的兴趣，但该小组报告了他们的实验的另一个潜在应用：“为不允许直接照射光线的古代艺术品成像”。克维亚特暗示，反事实可能对其他任何事情都没有用处。他写道：“为了实现高水平的反事实性，需要许多周期，这大大降低了通信速率。” 没有粒子，信息移动得比有粒子时慢。

潘和同事将反事实通信的奥秘归因于波/粒二象性。萨利赫有另一种解释。“我相信这个实验在某种程度上支持了量子波函数的真实性：如果物理粒子没有传递信息，那是什么传递了信息呢？” 虚波函数可能是真实的最后堡垒。

萨利赫现在正在研究反事实的证明，使用弱测量来击败他的批评者。当我问瓦伊德曼什么会让他相信没有粒子被传输时，他同义反复地回答说：“如果在反事实的方式中发现了一个物体，那么它附近应该没有痕迹。” 潘的合作者也许是开玩笑地告诉我：“虽然我们的演示尚未完全解决这个问题，但我们确实相信我们的工作为讨论提供了一些启示。”

量子力学已经存在了将近 100 年，这种非正统的理论仍然非常出色。实验经常验证其预测，而为改革它而发明的规范理论都失败了。物理学家继续发现新的方法来调整其奥秘以适应信息技术，并在世界中实现其奇迹。然而，他们仍在等待该理论向我们传达其含义，无论有没有粒子。