8月8日，我校網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院青年教師趙帥以共同第一作者身份，在國際學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》（Physical Review Letters）上發(fā)表學(xué)術(shù)論文，并以“編輯推薦(editor’s suggestion)”的形式發(fā)表?！段锢碓u論快報》是美國物理學(xué)會主辦的物理學(xué)領(lǐng)域公認頂級期刊，是世界上獲得諾貝爾獎的物理學(xué)論文發(fā)表最多的期刊。
趙帥與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、張強、陳凱等組成的研究團隊及南開大學(xué)陳景靈等合作，通過發(fā)展高效率和高保真度的光學(xué)量子糾纏態(tài)制備與測量系統(tǒng)，成功在關(guān)閉探測效率漏洞與局域性漏洞的條件下，實現(xiàn)了Hardy非定域性的演示。該研究為量子力學(xué)的非定域性提供了新的證據(jù)，并為相關(guān)的量子信息應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
量子非定域性展示了量子物理與經(jīng)典物理對物理實在截然不同的描述方式。基于此，量子理論對物理事件的概率描述無法用經(jīng)典理論復(fù)現(xiàn)，揭示了量子系統(tǒng)中蘊含真隨機性。因此，對量子力學(xué)非定域性的檢驗一直是物理學(xué)的重要研究內(nèi)容。2022年，Alain Aspect, John Clauser和Anton Zeilinger由于“用糾纏光子進行實驗、確立貝爾不等式的違背以及開創(chuàng)量子信息科學(xué)”的成就獲諾貝爾物理學(xué)獎。
在這項研究中，團隊在理論上進一步發(fā)展了Hardy約束的Eberhard不等式，該不等式允許在探測效率漏洞被關(guān)閉且存在噪聲的情況下進行Hardy佯謬檢驗。實驗上，團隊利用PPKTP晶體中的自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換（SPDC）過程，通過優(yōu)化空間光路的參數(shù)，產(chǎn)生了可預(yù)報探測效率（heralding efficiency）為82%、保真度（fidelity）為99.1%的糾纏光子對，成功關(guān)閉了探測漏洞。此外，研究團隊通過精心設(shè)計的時空配置，確保了糾纏光子對的產(chǎn)生和觀測者的測量選擇與測量事件在時空上彼此分離，從而關(guān)閉了局域性漏洞，實現(xiàn)了無漏洞的Hardy佯謬檢驗。
該研究不僅對基礎(chǔ)科學(xué)研究具有重要意義，而且對量子密鑰分發(fā)、量子隨機數(shù)認證等量子信息技術(shù)的發(fā)展具有重要影響。審稿人高度評價了這項工作，認為“實驗結(jié)果以及檢驗局域?qū)嵲谛缘牧炕C據(jù)令人印象深刻 (The experimental results, along with the quantified evidence against local realism, are impressive)”，并以編輯推薦方式發(fā)表。
該研究得到了科技部、國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)院、安徽省、上海市和浙江省的支持。
論文鏈接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.133.060201
