科技日報記者 吳長鋒
2月4日，記者從中國科學技術(shù)大學獲悉，該校郭光燦院士團隊李傳鋒教授、許金時教授和數(shù)學科學學院馬杰教授等，聯(lián)合安徽大學許振朋教授、北京玻色量子科技有限公司文凱博士、南開大學陳景靈教授等組成的研究團隊，發(fā)展了適合研究單體高維量子系統(tǒng)的可擴展光學體系，成功觀測到最強的邏輯形式量子關(guān)聯(lián)。該研究成果日前發(fā)表在國際知名期刊《科學·進展》上，《新科學家》雜志專題報道這項成果。
量子力學允許出現(xiàn)超越經(jīng)典物理學的關(guān)聯(lián)，其中邏輯形式的量子關(guān)聯(lián)無需違背不等式，能夠更明確地展示與經(jīng)典關(guān)聯(lián)的不同，吸引了廣泛的關(guān)注。1989年，國外學者Greenberger、Horne 和Zeilinger（GHZ）首次預言了態(tài)依賴的邏輯形式量子關(guān)聯(lián)，揭示了量子力學和經(jīng)典物理學在實驗中四個條件概率組合的預言上出現(xiàn)確定性的矛盾，即著名的GHZ悖論。邏輯形式量子關(guān)聯(lián)的強度與所使用的條件概率組合的數(shù)量有關(guān)，條件概率組合數(shù)越少，量子關(guān)聯(lián)就越強。自GHZ結(jié)果發(fā)表36年以來，更強的邏輯形式量子關(guān)聯(lián)一直未取得進展。
為解決這一開放性問題，研究團隊發(fā)展了適用于邏輯形式關(guān)聯(lián)的圖論方法，通過搜索圖論常數(shù)，在37維空間中發(fā)現(xiàn)了僅使用三個條件概率組合的量子關(guān)聯(lián)。研究進一步表明，條件概率組合的數(shù)量已無法進一步減少，證明了該結(jié)果就是邏輯形式量子關(guān)聯(lián)的極限。
為了觀察到高維空間中的量子關(guān)聯(lián)，研究團隊設計了一個基于直和空間編碼和時間維度復用的可擴展光學體系，可以將高維空間中的制備-測量實驗分解為多個低維空間中的實驗。團隊在該體系中以超過8個標準差的置信度，觀測到了高維空間下邏輯形式量子關(guān)聯(lián)。
研究人員表示，這項研究將為尋找更強的其它形式量子關(guān)聯(lián)提供重要線索，同時實驗中所觀測到的量子關(guān)聯(lián)將在量子計算和量子通信領域發(fā)揮重要作用。
（中國科大供圖）
