中國科大實驗同時驗證真多體非局域性和網絡非局域性

記者2月28日從中國科大獲悉，中國科學技術大學郭光燦院士團隊的李傳鋒、黃運鋒、張超等人與西南交通大學羅明星等人合作，首次同時驗證了真多體非局域性和網絡非局域性。2月24日，研究成果發表於《物理評論快報》。

量子非局域性是量子體系的核心特徵之一。它展示了相距遙遠的觀測者對糾纏粒子作局域測量時，可以觀測到超越經典所能產生的關聯分佈。自1964年貝爾理論提出後，量子非局域性得到了大量的實驗驗證，其中的先驅性工作最終獲得2022年諾貝爾物理學獎。

近年來，人們開始研究更復雜體系的量子非局域性。一方面，研究人員提出了真多體非局域性的概念，即局域測量產生的量子關聯不能分解成二可分機率分佈的組合。真多體非局域性不僅可以用於設備無關的真多體糾纏態驗證，而且是量子多方協議安全性保障的理論依據。另一方面，研究人員研究了由多個獨立源構成的量子網絡中產生的非局域性。然而，在單一實驗中實現這兩種非局域性的同時驗證卻是個懸而未決的問題。

此次工作中，研究組提出了一種在單個實驗中同時驗證兩種非局域性的方法。實驗中，研究組首先利用兩套糾纏源製備出三光子廣義GHZ態，再通過貝爾基測量將三光子廣義GHZ態與第三套源連接構造出混合量子網絡。實驗結果表明，由每個觀測者局域測量所產生的非局域關聯，不能由一個二可分三體源和一個兩體後量子源模擬，從而同時驗證了該混合網絡的全網絡非局域性和三體糾纏源的真多體非局域性。

研究人員表示，該研究的一個貢獻是引入了一種新的網絡非局域性，比此前定義的全網絡非局域性更強，它要求網絡中所有源都是真多體非局域資源。另一個貢獻是提供了一種利用網絡輔助驗證真多體糾纏態的方法。已有結論表明，利用真多體非局域性可以實現設備無關的真多體糾纏態驗證，但並非所有真多體糾纏態都能產生真多體非局域關聯。在該工作中，研究組利用網絡輔助實現了對廣義三比特GHZ態的真多體糾纏驗證，而已有理論證明利用常用的Svetlichny不等式無法實現該量子態的真多體糾纏驗證。（記者　汪喬）