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中科大实现基于星光随机数的贝尔不等式检验
我国在量子力学基础检验上继续保持国际领先
信息来源:中安在线 添加时间: 2018/8/31 9:53:12 

  记者8月30日从中科大获悉,该校潘建伟院士团队和合作者利用遥远星体产生随机数,实现同时关闭探测效率漏洞和定域性漏洞的贝尔不等式检验,向无漏洞的量子非定域性检验迈出重要一步。此项研究成果以编辑推荐的形式在线发表于最新一期物理学权威学术期刊《物理评论快报》,标志着我国在量子力学基础检验方面继续保持国际领先地位。

  自量子力学诞生以来,包括爱因斯坦和玻尔在内的量子力学奠基人对其物理基础的争论就不曾停止过。 1964年,美国物理学家贝尔提出一个实验方案,对量子纠缠源进行随机关联测量,通过其测量结果是否能够破坏不等式(即贝尔不等式),即可判断量子力学的基础是否完备。凭此方案,人类第一次可以从实验上检验量子力学的基础。

  过去几十年中,各国科学家进行了大量实验检验贝尔不等式,量子力学经受住了所有检验。然而,之前所有的实验都存在漏洞,物理学家完全可以利用这些漏洞,针对实验结果给出符合经典物理定域实在性理论的解释。2015年,国际物理学界在无漏洞的贝尔不等式实验检验上取得重大进展,国际上4个不同团队先后完成关闭探测效率漏洞和关闭定域性漏洞的贝尔不等式实验检验。但控制测量的随机数之间仍然可能存在关联,以往实验最多只能在实验前10秒至前5秒保证随机数没有关联,这种关联会导致新的漏洞,即自由选择漏洞。

  解决这一问题的思路有两种:一个方向是利用人类自由意志产生的随机数,潘建伟团队和合作者今年初首次实验实现基于人类自由意志和超高损耗下的贝尔不等式检验。另外一个方向,则是利用遥远星体发光产生随机数,星体发光的偏振、波长和到达地球的时间都具有随机性,利用这些随机性可以产生随机数。因为星体之间的距离很遥远,这些随机数若存在关联,其关联时间也会非常遥远。这样就可以通过选择遥远的星体,尽量提前自由选择漏洞的关闭时间。潘建伟团队2017年成功获得星光随机数。最近,他们发展世界最优收集效率的纠缠光源和高效星光随机数产生系统,利用11光年以外的星光产生随机数,将自由选择漏洞关闭时间提高了13个数量级,在同时关闭探测效率漏洞和定域性漏洞的基础上,验证了量子力学的完备性。

  《物理评论快报》审稿人认为,这“绝对是一项了不起的成就”,“这项实验精心呈现了令人兴奋的结果,同时其量子力学和宇宙学的结合也将引起读者们的极大兴趣”。(记者 桂运安)

 
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