中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 8 月 7 日發(fā)布博文，宣布旗下研究團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)無漏洞 Hardy 佯謬檢驗(yàn)。
Hardy 佯謬簡介
上世紀(jì) 90 年代，物理學(xué)家 Lucien Hardy 提出了一種新的檢驗(yàn)局域?qū)嵲谛缘姆绞?——Hardy 佯謬（Hardy’s Violation）。
該佯謬是指，兩個(gè)觀測者對(duì)各自收到的粒子進(jìn)行隨機(jī)測量并記錄結(jié)果，在滿足三個(gè) Hardy 條件事件出現(xiàn)的概率為零的情況下，量子力學(xué)預(yù)測第四個(gè) Hardy 事件出現(xiàn)的概率大于零，這與定域?qū)嵲谡搶?duì)第四個(gè) Hardy 事件概率等于零的預(yù)測相悖。
Hardy 佯謬以簡潔的邏輯和最少的資源揭示了量子力學(xué)非定域性與定域?qū)嵲谡摰拿堋?/P>
盡管已有許多實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn) Hardy 佯謬，但這些工作都存在類似于貝爾不等式檢驗(yàn)中的局域性漏洞和探測效率漏洞：如果觀測者的測量選擇與結(jié)果能夠互相影響（定域性漏洞），或者存在高的光學(xué)損耗（探測效率漏洞），經(jīng)典的定域隱變量理論就可以解釋 Hardy 佯謬。
同時(shí)，由于在量子力學(xué)的預(yù)言中，第四個(gè) Hardy 事件出現(xiàn)的概率很低，想要在實(shí)驗(yàn)上確認(rèn)該事件的出現(xiàn)不是噪聲帶來的誤差，就對(duì)糾纏源的保真度和效率提出了極高的要求。
因此，實(shí)現(xiàn)無漏洞的 Hardy 佯謬檢驗(yàn)一直是理論上和實(shí)驗(yàn)上的挑戰(zhàn)。
我國科研團(tuán)隊(duì)介紹
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、張強(qiáng)、陳凱等組成的研究團(tuán)隊(duì)與南開大學(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)，成功實(shí)現(xiàn)了關(guān)閉探測效率漏洞與局域性漏洞的 Hardy 非定域性演示。
相關(guān)研究成果以《Loophole-Free Test of Local Realism via Hardy’s Violation》為題發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）上，并獲得了“編輯推薦”（editor’s suggestion）。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士生趙思然、董海浩與杭州電子科技大學(xué)青年教師趙帥為論文共同第一作者，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士、張強(qiáng)教授、陳凱教授與南開大學(xué)陳景靈教授為論文共同通訊作者。
在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)在理論上進(jìn)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(jìn)行 Hardy 佯謬檢驗(yàn)。
成果
科研團(tuán)隊(duì)通過優(yōu)化空間光路的參數(shù)，產(chǎn)生了可預(yù)報(bào)探測效率為 82%、保真度為 99.1% 的糾纏光子對(duì)，成功關(guān)閉了探測效率漏洞。
無漏洞 Hardy 佯謬檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置圖，圖源論文
此外，研究團(tuán)隊(duì)通過精心設(shè)計(jì)的時(shí)空配置，確保了糾纏光子對(duì)的產(chǎn)生和觀測者的測量選擇，測量事件和觀測者的測量選擇均處于類空間隔，從而關(guān)閉了局域性漏洞，首次實(shí)現(xiàn)了無漏洞的哈代佯謬檢驗(yàn)。
項(xiàng)目意義
該研究不僅對(duì)量子物理基礎(chǔ)研究具有重要意義，而且對(duì)量子密鑰分發(fā)、量子隨機(jī)數(shù)認(rèn)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(píng)價(jià)了這項(xiàng)工作，認(rèn)為“實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及檢驗(yàn)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。
