8月8日，我校網(wǎng)絡空間安全學院青年教師趙帥以共同第一作者身份，在國際學術期刊《物理評論快報》（Physical Review Letters）上發(fā)表學術論文，并以“編輯推薦(editor’s suggestion)”的形式發(fā)表?！段锢碓u論快報》是美國物理學會主辦的物理學領域公認頂級期刊，是世界上獲得諾貝爾獎的物理學論文發(fā)表最多的期刊。
趙帥與中國科學技術大學潘建偉、張強、陳凱等組成的研究團隊及南開大學陳景靈等合作，通過發(fā)展高效率和高保真度的光學量子糾纏態(tài)制備與測量系統(tǒng)，成功在關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。該研究為量子力學的非定域性提供了新的證據(jù)，并為相關的量子信息應用奠定了基礎。
量子非定域性展示了量子物理與經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典理論復現(xiàn)，揭示了量子系統(tǒng)中蘊含真隨機性。因此，對量子力學非定域性的檢驗一直是物理學的重要研究內容。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”的成就獲諾貝爾物理學獎。
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)參量下轉換（SPDC）過程，通過優(yōu)化空間光路的參數(shù)，產生了可預報探測效率（heralding efficiency）為82%、保真度（fidelity）為99.1%的糾纏光子對，成功關閉了探測漏洞。此外，研究團隊通過精心設計的時空配置，確保了糾纏光子對的產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。
該研究不僅對基礎科學研究具有重要意義，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“實驗結果以及檢驗局域實在性的量化證據(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、國家自然科學基金委、中國科學院、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
