中国科大首次观察到真高维多体量子非局域性

　　中国科年夜郭光灿院士团队正在量子非局域性研究方面取患上重要进展，该团队柳必恒研究组与瑞典隆德年夜学Armin Tavakoli博士团队互助，正在试验上完成了高保真度高维多光子纠缠态制备，并初次观测到真高维多体非局域性的存正在。该事情5月30日颁发正在国际出名期刊《天然·通信》上。

　　量子非局域性是量子力学最粗浅的征象之一，展现了量子物理与经典物理本色上的区分，同时也为量子信息的保险供给了保证。恒久以来，非局域性的试验研究首要集中正在两个粒子以及二维体系（即“量子比特”）之间。而真实世界中的很多量子历程触及多个粒子以及更高维度，这象征着高维多系统统不只是基本迷信问题的重要延长，也为晋升量子体系的信息处置惩罚才能、抗滋扰才能以及通讯容量供给了可能。然而，因为高维度与多系统统带来的庞大度急剧增长，这一范畴的试验研究不断面对伟大的应战。

　　为霸占上述应战，研究团队提出并完成了一种基于“路径不成区别性”道理的高维多体纠缠态制备要领。该方案哄骗光子的路独自由度编码三维量子态，并经由过程偏振节制完成二维立体中没有同路径间的高效互换操作，从而正在坚持高度相关性的同时显著普及了体系波动性与操控精度。经由过程该要领，试验胜利制备了三光子三维Greenberger–Horne–Zeilinger（GHZ）态，纠缠态保真度高达91%，制造了高维多光子纠缠态保真度的最高纪录，为非局域性检测供给了松软的根蒂根基。

图1 试验安装示用意及HOM干预干与可见度试验成果

　　正在此根蒂根基上，研究团队经由过程构建新型贝尔没有等式查验范式，试验观测到超出量子比特体系实践极限的量子联系关系。该结果初次正在试验层面证明了真实高维多体非局域性的存正在，为设备有关型量子信息使用的将来成长奠基了重要根蒂根基。这项冲破性结果不只填补了国际高维多体量子非局域性试验研究范畴的空缺，更深化了人类对量子纠缠本色的认知，同时为构建可扩大、高容量、抗噪声的量子信息处置惩罚体系供给了要害技能支撑。作为新型量子资本，高维多体纠缠态正在量子通讯、量子计较与量子紧密丈量等前沿范畴揭示出广漠使用远景。

图2 真高维多体量子非局域性试验成果

　　文章第一作者为量子收集试验室特任传授胡晓敏以及博士后黄岑潇，通信作者为研究员柳必恒与Armin Tavakoli博士。该研究事情获得了科技部、国度天然迷信基金委、安徽省及中国迷信技能年夜学的撑持。

　　论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-59717-y