我國(guó)首次實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)無(wú)相容性漏洞的量子互文性

我國(guó)首次實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)無(wú)相容性漏洞的量子互文性

中國(guó)科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員在量子力學(xué)基本問(wèn)題研究中取得重要進(jìn)展，首次通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)了無(wú)相容性漏洞的Kochen-Specker（KS）量子互文性。

據(jù)了解，量子非局域性包括空間上的Bell非局域性和時(shí)間上的量子互文性，是量子理論的重要特性。對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，特別是無(wú)漏洞檢驗(yàn)，是量子力學(xué)基礎(chǔ)研究和量子信息研究的重要課題。對(duì)于Bell非局域性的檢驗(yàn)，研究人員已基本實(shí)現(xiàn)了無(wú)漏洞實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。KS量子互文性是指對(duì)一個(gè)高于兩維的量子系統(tǒng)進(jìn)行相繼兩個(gè)測(cè)量，后一個(gè)測(cè)量的結(jié)果會(huì)受前一個(gè)測(cè)量的影響。此前，已有KS量子互文性的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)均存在一些漏洞，要堵上KS互文性檢驗(yàn)中的相容性漏洞，需要高保真度的兩粒子三維糾纏態(tài)，利用兩個(gè)粒子的空間分離來(lái)保障相容性條件，但已有實(shí)驗(yàn)方法所制備的三維糾纏態(tài)都達(dá)不到檢驗(yàn)所要求的高保真度。

此次，研究人員創(chuàng)造性地采用路徑編碼方式，通過(guò)自發(fā)參量下的轉(zhuǎn)換過(guò)程，實(shí)驗(yàn)制備出了保真度高達(dá)97.5%的兩光子三維糾纏態(tài)。該制備方法具有可擴(kuò)展性，可用來(lái)制備更高維的高保真度糾纏光子對(duì)。研究人員進(jìn)一步將兩個(gè)光子在空間上分離，從而成功堵上了相容性漏洞，實(shí)驗(yàn)結(jié)果以31個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差違背經(jīng)典理論的預(yù)言結(jié)果支持了量子力學(xué)預(yù)言。

該項(xiàng)研究成果在無(wú)漏洞量子互文性的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)方面邁出了重要一步，將對(duì)量子物理基本問(wèn)題、量子態(tài)制備、量子態(tài)掃描和量子計(jì)算等研究產(chǎn)生重要的影響。

(中科大)