哈代悖论首次无漏洞测试证明量子非局域性

Josiah01 · 发表于 2024-8-28 20:29:06

研究团队首次实现对哈代佯谬的无漏洞测试，成功证明哈代佯谬的非局域性，同时修补了检测效率漏洞和局域性漏洞。
他们的研究成果以“编辑建议”的形式发表在《物理评论快报》上。该团队由中国科学院中国科学技术大学潘建伟教授、张强教授和陈凯教授领导，并与南开大学的陈静玲合作。
卢西安·哈代 (Lucien Hardy) 于 20 世纪 90 年代提出了哈代悖论，它为局域现实主义提供了一个简化的测试——局域现实主义是一种经典思想，认为物理属性独立于观察而存在，并且没有信号超过光速。该悖论揭示了量子力学与局域现实主义之间的冲突，因为它表明，在某些条件下，三个“哈代事件”的概率为零，而量子力学预测第四个事件的概率不为零，这与局域现实主义相矛盾。
由于第四个事件发生的概率很低，因此通过实验证实哈代悖论具有挑战性，需要纠缠源具有高保真度和效率才能将其与噪声区分开来。之前的实验面临两个主要挑战：局部性漏洞，测量选择可能会影响结果；以及由于光学损耗而导致的检测效率漏洞。
为了解决局域性漏洞，研究人员精心设计了一个时空实验装置，确保测量选择是空间性的，与纠缠态准备和光子探测都是分离的。这种配置排除了测量设置受结果影响的任何可能性，从而消除了局域性漏洞。
为了解决检测效率漏洞，该研究采用了 82.2% 的高检测效率，这大大减轻了光学损耗的影响。此外，集成高速量子随机数生成器来选择测量设置引入了真正的随机性元素，可防止任何潜在的局部隐藏变量操纵。
研究人员还通过对哈代不等式的改进形式将未检测事件和双击事件纳入分析，有效地弥补了检测效率漏洞，提出了一个强大的实验框架，为量子物理学领域做出了重大贡献。
最后，这项历时六个小时的实验证明了哈代悖论的严重违背，在 43.2 亿次试验中，显著性水平高达 5 个标准差。零假设检验证实，通过局部现实主义解释结果的概率小于 10 -16348，为支持量子非局域性提供了令人信服的证据。
这项研究深化了我们对量子力学的理解，对发展量子密钥分发、量子随机数认证等量子技术具有重要意义。它标志着量子物理学的进步，为量子非局域性提供了新证据，为未来的量子信息技术铺平了道路。

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