本站 2 月 5 日消息，中國科大郭光燦院士團(tuán)隊(duì)李傳鋒教授、許金時(shí)教授研究組與合作者發(fā)展了適合研究單體高維量子系統(tǒng)的可擴(kuò)展光學(xué)體系，成功觀測到最強(qiáng)的邏輯形式量子關(guān)聯(lián)。
李傳鋒、許金時(shí)等和數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院馬杰教授等人，聯(lián)合安徽大學(xué)許振朋教授、北京玻色量子科技有限公司文凱博士、南開大學(xué)陳景靈教授等組成了該研究團(tuán)隊(duì)。相關(guān)研究成果已于 1 月 29 日發(fā)表在國際著名期刊《科學(xué)?進(jìn)展》上（本站附 DOI: 10.1126/sciadv.abd8080）。
量子力學(xué)允許出現(xiàn)超越經(jīng)典物理學(xué)的關(guān)聯(lián)，其中邏輯形式的量子關(guān)聯(lián)無需違背不等式，能夠更明確地展示與經(jīng)典關(guān)聯(lián)的不同，吸引了廣泛的關(guān)注。
1989 年，Greenberger, Horne 和 Zeilinger (GHZ) 首次預(yù)言了態(tài)依賴的邏輯形式量子關(guān)聯(lián)，揭示了量子力學(xué)和經(jīng)典物理學(xué)在實(shí)驗(yàn)中四個(gè)條件概率組合的預(yù)言上出現(xiàn)確定性的矛盾，即著名的 GHZ 悖論。邏輯形式量子關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度與所使用的條件概率組合的數(shù)量有關(guān)，條件概率組合數(shù)越少，量子關(guān)聯(lián)就越強(qiáng)。
自 GHZ 結(jié)果發(fā)表 36 年以來，更強(qiáng)的邏輯形式量子關(guān)聯(lián)一直未取得進(jìn)展。為了解決這一開放性問題，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了適用于邏輯形式關(guān)聯(lián)的圖論方法，通過搜索圖論常數(shù)，在 37 維空間中發(fā)現(xiàn)了僅使用三個(gè)條件概率組合的量子關(guān)聯(lián)，如下圖所示。
研究進(jìn)一步表明，條件概率組合的數(shù)量已無法進(jìn)一步減少，證明了該結(jié)果就是邏輯形式量子關(guān)聯(lián)的極限。
為了觀察到高維空間中的量子關(guān)聯(lián)，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)基于直和空間編碼和時(shí)間維度復(fù)用的可擴(kuò)展光學(xué)體系，可以將高維空間中的制備-測量實(shí)驗(yàn)分解為多個(gè)低維空間中的實(shí)驗(yàn)。團(tuán)隊(duì)在該體系中以超過 8 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的置信度，觀測到了高維空間下邏輯形式量子關(guān)聯(lián)。該研究將為尋找更強(qiáng)的其它形式量子關(guān)聯(lián)提供重要線索，同時(shí)實(shí)驗(yàn)中所觀測到的量子關(guān)聯(lián)將在量子計(jì)算和量子通信領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
