中國科大首次實驗證實量子力學中強于二值關聯的存在
從中國科大獲悉,該校郭光燦院士領導的中科院量子信息重點實驗室李傳鋒研究組,在量子力學基本問題研究中取得新進展,該實驗室李傳鋒、柳必恒等人與國外理論物理學家合作,首次實驗證實了量子力學中強于二值關聯的存在。該成果5月4日發(fā)表在《物理評論快報》上,并入選“編輯推薦文章”。
20世紀著名物理學家約翰·惠勒曾經提出一個令人深思的論斷“萬物源于比特(It from bit)”。這種觀點認為信息是非常基本的,宇宙萬物,包括任何粒子和場,甚至時空都起源于信息的基本單元——比特。量子信息興起以后,這一論斷升華為“萬物源于量子比特(It from qubit)”。以信息為基礎重新構建量子理論是當前重要研究方向。本實驗觸及了其中至關重要的一個問題,即只考慮比特或量子比特(即二值理論)來構建量子理論就夠用了嗎? 量子測量是量子力學中的基本問題之一?蒲腥藛T利用三維量子糾纏態(tài)基于二值理論構造出一個特殊的不等式。如果實驗中這個不等式被違背了,則意味著量子力學中強于二值關聯的存在,或者說對多值問題的測量是不能通過拆解成二值測量來實現的。然而要在實驗上檢驗這個不等式卻是非常困難的,因為需要極高品質的高維糾纏源。 為了檢驗這個基于二值理論的不等式,研究人員簡化光源的設計,進一步提高了光源的性能。實驗上,他們把處于三維糾纏的兩個光子分發(fā)到兩個相距8米的實驗室中,完全隨機的選擇測量基進行測量。實驗觀測到對二值理論預言的明顯違背,違背量超過了9個標準差,從而首次實驗證實量子力學中強于二值關聯的存在。 研究組公開了本實驗的完整原始數據,以供國際同行進行更深入的數據分析。審稿人對該工作給予了高度評價:“這觸及到了一個對量子力學基礎至關重要的問題……因為它可以指導對量子力學理論基礎的進一步研究……特別是在基礎性實驗中,這真是了不起的典范做法。” |