中国科学技术大学在量子网络中的非定域性研究中取得重要进展
近日，中国科学技术大学潘建伟、张强、范靖云等与中国科学院上海微系统与信息技术研究所、上海交通大学等单位的科研人员合作，在国际上首次在关闭定域性、测量独立性以及纠缠源独立性等漏洞的基础上，实验实现了对量子网络中的二元隐变量理论的实验检验，为量子网络中量子非定域性的实验研究以及应用开辟了新的道路。相关成果于北京时间8月27日凌晨在线发表在国际权威学术期刊《自然•光子学》上。
非定域性是量子力学的重要性质，也是爱因斯坦质疑量子力学完备性的主要原因。过去的几十年里，在各种二体物理系统中进行的以贝尔不等式违背为代表的非定域性实验检验全部支持量子非定域性。在这个过程中发展起来的理论和实验技术，为量子信息科学的发展奠定了基础，并起到了极大的推动作用。随着量子网络的发展，人们发现其复杂的拓扑结构和其中相互独立的纠缠源，会给量子非定域性带来更加丰富的物理内涵和更多潜在的应用。比如，在纠缠交换网络中，两个来自独立纠缠源的光子，不需要有任何共同历史和相互作用，就能发生量子纠缠。将贝尔的单一隐变量理论合理地推广到二元隐变量理论，即每个纠缠源所对应的隐变量也是相互独立的，可以推导出类似贝尔不等式的二元定域不等式。相比于二体系统下的贝尔不等式，违背该二元定域不等式，即验证非二元定域性，对系统对比度的要求更低，而且具有更高的噪声容忍度。该理论可以推广到更复杂的量子网络中。鉴于近年来无漏洞贝尔检验在设备无关量子信息处理中的重要应用，可以预见这类多元非定域性在量子网络中的设备无关量子信息处理中将发挥重要作用。目前，这方面的理论研究方兴未艾，对于量子网络中的多元定域不等式以及其应用的研究成为一个热点。
然而，实验上实现对二元定域不等式的无漏洞检验却存在很大的技术难度。除了之前的无漏洞贝尔不等式检验中所要关闭的所有漏洞之外，该实验还需要额外关闭纠缠源之间的独立性漏洞。在此之前的此类实验中，还没有任何一个漏洞被成功关闭。
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