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近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽(yáng)、張強(qiáng)等與濟(jì)南量子技術(shù)研究院等單位的科研人員合作，在國(guó)際上首次關(guān)閉定域性、測(cè)量獨(dú)立性以及糾纏源獨(dú)立性等漏洞，利用類(lèi)空間隔的糾纏交換光量子網(wǎng)絡(luò)對(duì)實(shí)數(shù)形式的量子力學(xué)進(jìn)行了檢驗(yàn)，以超過(guò)5.3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的實(shí)驗(yàn)精度驗(yàn)證了實(shí)數(shù)無(wú)法完整地描述標(biāo)準(zhǔn)量子力學(xué)，嚴(yán)格確認(rèn)了量子力學(xué)中復(fù)數(shù)的必要性。相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。由于該工作廣泛的興趣，美國(guó)物理學(xué)會(huì)專(zhuān)門(mén)在APS News欄目撰文報(bào)道。

量子物理是否確實(shí)需要復(fù)數(shù)的參與，一直是一個(gè)長(zhǎng)期的基礎(chǔ)性問(wèn)題。2022年初，潘建偉團(tuán)隊(duì)利用可實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的、類(lèi)似貝爾不等式的定量判據(jù)，率先完成了排除了實(shí)數(shù)形式描述標(biāo)準(zhǔn)量子力學(xué)的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)[Phys. Rev. Lett. 128, 040403 (2022)]。該工作利用的是同一個(gè)超導(dǎo)量子芯片上的四個(gè)量子比特，距離上無(wú)法滿(mǎn)足類(lèi)空間隔的要求，因而存在定域、測(cè)量獨(dú)立性、糾纏源獨(dú)立性等問(wèn)題。

圖1: 示意圖

為了更嚴(yán)格地檢驗(yàn)復(fù)數(shù)的客觀存在性，潘建偉團(tuán)隊(duì)在類(lèi)空間隔糾纏交換光量子網(wǎng)絡(luò)（圖一）的基礎(chǔ)上，利用網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)獨(dú)立源各自獨(dú)立產(chǎn)生糾纏光子對(duì)，分發(fā)給遠(yuǎn)處的三個(gè)參與者進(jìn)行高速隨機(jī)的光子測(cè)量操作。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，參與者不受其他參與者的測(cè)量選擇和結(jié)果影響，各自獨(dú)立地進(jìn)行本地的隨機(jī)操作。實(shí)驗(yàn)結(jié)果以5.3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差超過(guò)了實(shí)數(shù)形式的量子力學(xué)預(yù)測(cè)結(jié)果，嚴(yán)格驗(yàn)證了量子力學(xué)中復(fù)數(shù)的不可或缺。

該論文的第一作者為吳典、江揚(yáng)帆和顧雪梅。該研究得到了自然科學(xué)基金委、中科院、科技部、教育部、安徽省、山東省等的支持。

文章鏈接： https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.140401

美國(guó)物理學(xué)會(huì)APS網(wǎng)站報(bào)道：https://www.aps.org/publications/apsnews/202211/numbers.cfm

（合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心、中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院、科研部）