最近,由中國科學技術大學潘建偉院士領銜的自由空間量子通信團隊的彭承志、張強研究小組,在國際上首次成功實現了無局域性漏洞的量子糾纏關聯塌縮速度下限測量,結果表明在所有相對地球以千分之一光速或更低速度運行慣性參照系中,量子糾纏關聯塌縮速度下限為光速的一萬倍。該研究成果發表在近日出版的《物理評論快報》(Phys.Rev.Lett.110,260407(2013))上。
1935年,愛因斯坦、波多爾斯基和羅森在一篇合作的文章中提出了著名的EPR佯謬。他們從量子力學基本原理出發,指出在多粒子量子系統中,存在一種奇特的關聯,這種關聯無法通過粒子的共同歷史、經典通信和相互作用等常見的因果關系來解釋,于是他們稱這種關聯為“幽靈式超距作用”(spookyactionatadistance)。這個所謂的“幽靈式超距作用”就是當下為人熟知的量子糾纏。
EPR佯謬的提出迄今已經七十多年,量子糾纏已經廣泛應用于量子力學基礎檢驗、量子保密通信、量子計算和量子精密測量等各個領域,然而量子糾纏關聯塌縮的速度到底是多少這一問題仍然沒有得到解決。
近年來,不少實驗都試圖測量量子糾纏關聯塌縮的速度下限。但是,由于以往這些實驗存在局域和自由基矢選擇兩個漏洞,無法確定證明真正存在量子糾纏,從而其對糾纏關聯塌縮速度的測量就失去了嚴格的意義。
潘建偉團隊在青海湖外場實驗基地選取了地球上緯度嚴格一致的東西方向兩個地點設置類空間隔的測量事件,同時加入隨機數控制的主動基矢選擇,通過連續測量12小時Bell破缺,遍歷了地球同步的所有參照系,實現了無局域性漏洞的糾纏關聯塌縮速度下限測量。
該成果的取得一方面標志著我國在自由空間量子物理實驗領域保持著國際領先地位,另一方面也為了未來基于量子科學實驗衛星進行大尺度量子理論基礎檢驗,以及探索如何融合量子理論與愛因斯坦廣義相對論奠定了必要的技術基礎。
上述研究得到了中科院量子科技先導專項、科技部、教育部和基金委的支持。