我科學(xué)家觀測到最強邏輯形式量子關(guān)聯(lián)

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科技日報合肥2月4日電 （記者吳長鋒）4日，記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士團隊李傳鋒教授、許金時教授和數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院馬杰教授等，聯(lián)合國內(nèi)研究團隊，開發(fā)了適合研究單體高維量子系統(tǒng)的可擴展光學(xué)體系，成功觀測到最強的邏輯形式量子關(guān)聯(lián)。該研究成果日前發(fā)表在國際知名期刊《科學(xué)·進(jìn)展》上，《新科學(xué)家》雜志專題報道了這項成果。

1989年，國外學(xué)者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)在實驗中四個條件概率組合的預(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。自GHZ結(jié)果發(fā)表36年以來，更強的邏輯形式量子關(guān)聯(lián)一直未取得進(jìn)展。

為解決這一開放性問題，研究團隊發(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)了僅使用三個條件概率組合的量子關(guān)聯(lián)。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)，研究團隊設(shè)計了一個基于直和空間編碼和時間維度復(fù)用的可擴展光學(xué)體系，可以將高維空間中的制備-測量實驗分解為多個低維空間中的實驗。團隊在該體系中以超過8個標(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)。

研究人員表示，這項研究將為尋找更強的其他形式量子關(guān)聯(lián)提供重要線索，同時實驗中所觀測到的量子關(guān)聯(lián)將在量子計算和量子通信領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。