在上個世紀中期,一位著名的物理學家約翰·斯圖爾特·貝爾教授曾經也像愛因斯坦一樣,對「非定域性」的物理現象不遵從相對論的理論而感到一時不解;但是一直到現代時期,我們的物理學家們並沒有就此放棄過對量子力學的理論研究,這部現代物理學的理論基礎,曾經受住了來自全世界所有的科學家們量子物理實驗的檢驗和驗證。
如果我們把這句話換成另外一層意思來說的話,量子糾纏的現象只是一種類似於魔術的行為方式,而量子糾纏的現象也可能就不會像魔術師揮下魔術棒那樣,瞬間的就會奇蹟般的被變換出來的;當然,我們僅從物理學的角度上來講,量子糾纏的物理學現象是自發形成而產生的,我們並沒有任何辦法可以去控制和操作量子糾纏的現象,並且去實現讓量子產生糾纏後而傳遞信息的可能;當然,我們只有在實驗的過程中仔細的觀察時才能夠發現到這一種奇特的量子糾纏現象。
即便是在量子糾纏實驗的過程之中,一對處於糾纏之中的粒子並沒有發生過任何傳遞信號的活動,但是在量子力學的理論上而言,一個粒子進行糾纏的行為已經影響到了另一個粒子;因而,在量子力學上波爾就曾寫下這樣一個觀點,那就是我們的宇宙本身要具有一種主時鐘的功能,以確保對宇宙中的粒子之間進行糾纏的時候,兩個粒子的糾纏時間是同步發生的;但是波爾的這種觀點卻在愛因斯坦的相對論理論中被否定了下來。
薛丁格在信中向愛因斯坦說明了一種量子力學現象-量子糾纏。
多宇宙解釋更不可思議!
作為舊量子力學創始人之一的愛因斯坦和哥本哈根學派創始人的波爾那可都是量子力學的奠基人呀,這麼偉大的物理學家都沒有搞清楚微觀世界粒子運動規律的內在機制到底是什麼,不能相互說服,誰還敢說自己懂量子力學呢?
這張特殊的照片顯示了兩個光子之間的糾纏,咋看起來可能沒什麼出奇,但只需停下來思考一下:這個模糊的灰色圖像是人類第一次看到粒子間的相互作用,它支撐著量子力學這門「奇怪的」科學,並形成量子計算的基礎。
中科大郭光燦院士團隊在量子力學基本問題研究中取得重要進展,該實驗室李傳鋒、柳必恆等人與澳大利亞的理論物理學家合作,首次實驗觀測到測量設備無關的高維量子導引,並用其產生私密量子隨機數。
這一系列令世界矚目的「首次」背後,都能看到一個人的身影,他就是中國科學院院士、量子科學實驗衛星「墨子號」項目和中國量子保密通信骨幹網絡「京滬幹線」項目首席科學家、中國科技大學常務副校長潘建偉。
量子導引是介於量子糾纏和貝爾非局域性之間的一類量子非局域特性,描述了作用在糾纏粒子對中一個粒子上的局域測量能夠非局域地影響另一個粒子的狀態的能力。以觀測糾纏光子對的量子導引為例,由於單光子探測器的效率有限,未被探測到的光子原則上可以被潛在的敵對者利用,使得量子導引實驗結果變得不可靠。
受此啟發,李傳鋒、柳必恆等人巧妙構地造出測量設備無關的高維量子導引目擊算符,首次實驗實現了測量設備無關的高維量子導引。然後仲裁者向糾纏雙方發出一系列測試要求,收集雙方數據檢驗高維量子導引不等式,測試結果遠超過三維情形的經典理論極限,證實這些糾纏態具有量子導引特性。作為應用,研究組進一步將實驗觀測到的數據運用於隨機數產生,每糾纏光子對可得到1.106(0.023)比特私密量子隨機數,超出了利用兩維糾纏態所能達到的理論極限(1比特每糾纏光子對),充分展示了高維糾纏在量子信息過程中的優勢。
該工作是基於高維系統的測量設備無關量子信息任務的首次實驗嘗試,將對量子物理基本問題和測量設備無關量子信息過程的研究帶來重要推動作用。
不久前,潘建偉團隊與國內外科學家合作,在國際上首次實驗觀察到量子點單光子和太陽光之間的雙光子幹涉、量子糾纏以及非定域性。「不久的將來,技術驗證和安全攻防檢測逐步完成,並形成量子保密通信標準之後,量子保密通信的產業化應用應該會很快,全球量子通信時代也將到來。
記者11月6日從中科大獲悉,該校郭光燦院士團隊李傳鋒、黃運鋒研究組與英國科學家合作,在線性光學系統中實驗驗證了糾纏態的相干性對橫向噪聲的適應性,並進一步驗證在橫向噪聲中糾纏態探針的量子測量精度仍可超越標準量子極限。該成果11月1日發表在國際權威物理學期刊《物理評論快報》上。
量子信息技術通過對量子態的操控實現信息的安全傳輸和存儲、高效獲取和運算等,然而量子系統不可避免地會與環境相互作用而引入噪聲,導致量子態非常脆弱。如何抵抗噪聲是目前可擴展量子信息技術的核心問題之一。
李傳鋒、黃運鋒等人採用高效可控的線性光學系統,研究了糾纏態的量子相干性和精密測量對橫向噪聲的適應性。
李傳鋒、黃運鋒等科研人員採用高效可控的線性光學系統研究了糾纏態的量子相干性和精密測量對橫向噪聲(噪聲和探針工作方向相垂直)的適應性,實驗結果表明,即使噪聲強度與信號相同,實驗中製備出的多光子GHZ糾纏態探針在光子數達到6時仍可超越標準量子極限(經典物理系統所能達到的極限),展示了噪聲適應的量子精密測量方案的優越性。
研究組首先驗證了四光子GHZ糾纏態在橫向噪聲下相干性的凍結現象,同時還觀測到GHZ糾纏態在噪聲中演化時量子Fisher信息量也保持不變,這意味著將其應用於參數估計時測量精度將不會隨噪聲增加而衰減。
該項工作展示了被動噪聲控制的可行性,在抗噪聲量子精密測量的研究中邁出重要一步,有助於設計出更高效的抗噪聲方案。
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