آلیس و باب شخصیت‌های خیالی هستند که در نظریه اطلاعات کوانتومی معمولا به عنوان فرستنده و گیرنده یک پیام در نظر گرفته می‌شوند. اخیرا گروهی از محققان دانشگاه مری‌لند در آمریکا با استفاده از اضافه نمودن قطعات الکترونیکی غیرخطی به یک فرستنده خطی معمولی، روشی برای تبادل سیگنال‌های الکترومغناطیسی میان دو نفر یافته‌اند که در آن احتمال استراق سمع توسط فرد سوم بسیار کم است.

غالبا اضافه نمودن قطعات غیرخطی به سیستم‌های خطی باعث ایجاد پدیده‌های جدید و مفید می‌گردد. به عنوان یک مثال خوب در این مورد می‌توان به بلورهای مضاعف کننده فرکانس اشاره کرد که دو فوتون لیزری را باهم ترکیب می‌کنند تا فوتونی با انرژی دو برابر تولید نمایند. در مقاله‌ای که اخیرا در فیزیکال ریویو لترز چاپ شده است، متیو فریزیر (Matthew Frazier) و همکارانش از دانشگاه مری‌لند، کالج پارک، آزمایشی را گزارش کرده‌اند که در آن با استفاده از قرار دادن یک قطعه غیرخطی چند برابر کننده فرکانس در حمام آشوبناکی از امواج الکترومغناطیسی و پیدا کردن اثرات انتشار سیگنال می‌توان نوع جدیدی از ارتباطات ایمن را پایه‌ریزی کرد.

معادلات توصیف کننده امواج الکترومغناطیسی، علاوه بر خطی بودن دارای ناوردایی زمانی نیز هستند. این بدان معناست که می‌توان سیگنال‌های در حال انتشار به سمت جلو در زمان را ثبت نمود، در جهت عکس پخش کرد و آن‌ها را در امتداد مسیری که طی نموده‌اند به سمت عقب پس فرستاد تا دوباره به منبع برسند. فریزیر و همکارانش یک جعبه فلزی با درگاه‌هایی برای جفت کردن تابش مایکروویو در داخل و بیرون از جعبه ساختند. دو مورد از این درگاه‌ها مجهز به آنتن‌های خطی متعارف هستند، اما درگاه سوم آنتنی است که یک قطعه غیر خطی (در این مورد یک دیود) را در خود جای داده است. یک قطعه نیز در داخل جعبه قرار داده شده است که با ایجاد محیط الکترومغناطیسی آشوبناک باعث پنهان شدن سیگنال‌ها و در نتیجه ایجاد مسیرهای پیچیده و چندگانه برای آن‌ها می‌شود.

چنانچه سیگنالی به داخل یکی از درگاه‌های خطی اتاقک فرستاده شود، چندین بار پس و پیش خواهد رفت و از دیواره‌ها خواهد جهید تا در نهایت به آنتن غیرخطی برسد که با تولید فرکانس‌های جدید به این برخورد پاسخ می‌دهد. سپس این فرکانس‌های جدید در یکی از درگاه‌های خطی ثبت شده، در جهت معکوس داخل جعبه پخش می‌شوند و بر روی آن‌ها عمل معکوس کردن جهت انتشار صورت می‌گیرد به طوری که در نهایت همه این فرکانس‌ها صرفنظر از میزان پیچیدگی مسیرها، همگی بر روی قطعه غیرخطی متمرکز می‌شوند. یکی از کاربردهایی که برای این سیستم پیشنهاد شده است، طراحی یک شبکه ارتباطی است که در آن پیام مخابره شده توسط آلیس در یک ناحیه گسترده، به وسیله یک گیرنده غیرخطی در یک مکان ناشناس (که حتی آلیس هم از آن بی‌خبر است) توسط باب دریافت می‌شود. بازپخش معکوس پیام تنها توسط این مکان ناشناس دریافت خواهد شد و اگر او بخواهد این پیام را استراق سمع کند، تنها سیگنال‌های اشتباهی از یک محیط پر از امواج آشوبناک را آشکارسازی خواهد نمود.

منبع:http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.110.063902

مرجع:http://prl.aps.org/abstract/PRL/v110/i6/e063902