我科學家觀測到最強邏輯形式量子關聯

科技日報合肥2月4日電 （記者吳長鋒）4日，記者從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊李傳鋒教授、許金時教授和數學科學學院馬傑教授等，聯合國內研究團隊，開發了適合研究單體高維量子系統的可擴展光學體系，成功觀測到最強的邏輯形式量子關聯。該研究成果日前發表在國際知名期刊《科學·進展》上，《新科學家》雜誌專題報道了這項成果。

1989年，國外學者Greenberger、Horne和Zeilinger（GHZ）首次預言了態依賴的邏輯形式量子關聯，揭示了量子力學和經典物理學在實驗中四個條件概率組合的預言上出現確定性的矛盾，即著名的GHZ悖論。邏輯形式量子關聯的強度與所使用的條件概率組合的數量有關，條件概率組合數越少，量子關聯就越強。自GHZ結果發表36年以來，更強的邏輯形式量子關聯一直未取得進展。

為解決這一開放性問題，研究團隊發展了適用於邏輯形式關聯的圖論方法，通過搜索圖論常數，在37維空間中發現了僅使用三個條件概率組合的量子關聯。研究進一步表明，條件概率組合的數量已無法進一步減少，證明了該結果就是邏輯形式量子關聯的極限。

為了觀察到高維空間中的量子關聯，研究團隊設計了一個基於直和空間編碼和時間維度複用的可擴展光學體系，可以將高維空間中的製備-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個標準差的置信度，觀測到了高維空間下邏輯形式量子關聯。

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