中科院量子通信研究再获突破

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证券时报网络。12月2日，

12月2日，从中国科学院获悉，由中国科学院院士、中国科技大学教授郭广灿领导的中国科学院量子信息重点实验室在量子力学基础研究方面取得新进展。李传峰、刘、、韩永健等人首次在实验中利用量子互文性产生量子非局域性，并首次证明光子的测量结果与其历史无关，为填补非局域性实验中的自由意志漏洞奠定了重要基础。该结果发表在11月23日的《物理评论快报》上。

近年来，随着量子信息技术的发展，量子非局域性(bell不等式)的实验测试取得了很大进展。2015年，贝尔不等式的实验测试得以实现，同时消除了两个主要漏洞(局部漏洞和检测漏洞)。目前，学术界已经认识到量子非局域性是量子物理最基本的特征之一。接下来还有两个更深入的问题:首先，量子非局域性的起源是什么，它是由量子物理学的其他基本特征引起的吗？比如量子互文性。量子互文性是指在一个大于二维的量子系统中，两个连续的量子测量，后一个测量的结果会受到前一个测量的影响。因此，量子非局域性是两个(或多个)量子系统之间的量子关联。研究表明，量子互文性是容错量子计算的基本资源，而量子非局域性是设备无关量子安全通信的基本资源。第二，我们能否进一步消除非本地实验中的其他漏洞？例如，物理学和哲学对自由意志的漏洞非常感兴趣。这个漏洞意味着，似乎双方都可以自由选择自己的测量值，但事实上，由于所有事件都有一个共同的过去，当它们追溯到足够远的时间时，可能是双方共享的过去事件决定了当前的测量值，这可以违反没有量子力学的贝尔不等式。完全堵塞自由意志的漏洞是极其困难的，但作为第一步，可以证明光子的测量结果与它们的历史无关。

李传锋的研究小组对这两个问题进行了详细的实验研究。他们设计了一个精巧的光学分束器，用于制备高保真度的双光子四比特纠缠态，然后将两个光子(分别携带两个比特)分配给两个测量装置A和B..他们对自己的两位数进行一系列测量。首先，研究小组通过实验验证了纠缠态本身不会违反贝尔不等式，也没有非局域性。然后，他们一个接一个地测量A面上的光子，测试互文性并测试相应的贝尔不等式。结果表明，贝尔不等式被违反，也就是说，他们利用量子互文性产生量子非局域性。另一方面，这个不等式可以从自由意志定理推导出来，它的违反意味着光子的测量结果与它们的历史无关。

这项工作对促进对量子非局域性和量子互文性的理解，加深人们对量子力学基本问题的理解起到了重要作用。同时，实验结果也表明，量子系统可以同时提供容错量子计算和设备无关的量子安全通信资源，这为设计集量子计算和安全量子通信于一体的量子系统奠定了基础。

(证券时报新闻中心)