中国科大首次观察到真高维多体量子非局域性
据中国科学技术大学新闻,该校郭光灿院士团队在量子非局域性研究方面取得重要进展,该团队柳必恒研究组与瑞典隆德大学 Armin Tavakoli 博士团队合作,据介绍,量子非局域性是量子力学最深刻的现象之一,揭示了量子物理与经典物理本质上的区别,同时也为量子信息的安全提供了保障。
非局域性的实验研究长期以来主要集中在两个粒子和二维系统之间。而真实世界中的许多量子过程涉及多个粒子和更高维度,这意味着高维多体系统不仅是基本科学问题的重要延伸,也为提升量子系统的信息处理能力、抗干扰能力和通信容量提供了可能。
然而,由于高维度与多体系统带来的复杂度急剧增加,这一领域的实验研究一直面临巨大的挑战。研究团队为攻克上述挑战,提出并实现了一种基于“路径不可区分性”原理的高维多体纠缠态制备方法。
该方案利用光子的路径自由度编码三维量子态,并通过偏振控制实现二维平面中不同路径间的高效交换操作,从而在保持高度相干性的同时显著提高了系统稳定性与操控精度。通过该方法,实验成功制备了三光子三维 Greenberger–Horne–Zeilinger态,纠缠态保线%,研究团队在此基础上通过构建新型贝尔不等式检验范式,实验观测到超越量子比特系统理论极限的量子关联。该成果首次在实验层面证实了真实高维多体非局域性的存在,为设备无关型量子信息应用的未来发展奠定了重要基础。
这项突破性成果不仅
▲图 2 真高维多体量子非局域性实验结果
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