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世界上保真度最高的六光子糾纏態(tài)制備成功

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)中國(guó)科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員成功制備出了世界上保真度最高的六光子糾纏態(tài)，并首次驗(yàn)證了六光子的量子非局域性。

量子非局域性是量子信息和量子物理的核心問(wèn)題之一，起源于物理學(xué)家愛(ài)因斯坦與玻爾對(duì)量子力學(xué)的爭(zhēng)論。愛(ài)因斯坦認(rèn)為，量子力學(xué)不夠完善，“上帝是不會(huì)擲骰子的”。玻爾等人則認(rèn)為，量子隨機(jī)性是宇宙的一個(gè)基本特性。隨著科學(xué)的進(jìn)步，人們?cè)絹?lái)越接受量子非局域性的觀念。量子態(tài)是一個(gè)整體，如果對(duì)一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，那么同時(shí)會(huì)影響另一個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)。在多體情況下，量子非局域性的驗(yàn)證十分復(fù)雜，其中，GHz悖論由于其“非此即彼”的非統(tǒng)計(jì)特性引起了人們的關(guān)注。然而，要進(jìn)行“非此即彼”的非局域性驗(yàn)證對(duì)糾纏態(tài)的保真度要求很高。雖然人們目前已能夠制備六光子甚至八光子糾纏態(tài)，但是其保真度有限，多光子GHz悖論的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)仍停留在四光子階段。

研究人員巧妙地設(shè)計(jì)出了“三明治”型量子糾纏源，這種新型糾纏源具有更好的對(duì)稱性，由此制備出的六光子糾纏態(tài)保真度高達(dá)88.4%，達(dá)到了世界最高水平。研究人員還在此基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了六光子的量子非局域性。該項(xiàng)研究工作為多光子實(shí)驗(yàn)的保真度和亮度設(shè)立了新標(biāo)準(zhǔn)，將對(duì)量子通信網(wǎng)絡(luò)、量子計(jì)算和量子物理基本問(wèn)題的研究帶來(lái)極大的促進(jìn)作用。

(吳長(zhǎng)鋒)