量子干涉實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展到天文尺度

從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校潘建偉、陸朝陽(yáng)與國(guó)內(nèi)外合作者合作，在國(guó)際上首次實(shí)驗(yàn)觀察到量子點(diǎn)單光子和太陽(yáng)光之間的雙光子干涉、量子糾纏以及非定域性。該研究工作把獨(dú)立光子之間的量子干涉實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展到相距1.5億km的兩個(gè)獨(dú)立光源，首次在天文學(xué)尺度上檢驗(yàn)了量子統(tǒng)計(jì)原理的普適性，并給出了熱光場(chǎng)量子化的直接實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

獨(dú)立光子之間的量子干涉是很多量子信息技術(shù)的基礎(chǔ)。這個(gè)現(xiàn)象無(wú)法用經(jīng)典的電磁波理論解釋，而必須把光場(chǎng)量子化處理。目前，國(guó)際上報(bào)道的研究工作已實(shí)現(xiàn)了多種光源間的量子干涉。

中國(guó)科大研究團(tuán)隊(duì)首次提出用太陽(yáng)這一天然遠(yuǎn)距離熱光源進(jìn)行量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)。為了清晰地觀察到高對(duì)比度的量子干涉，實(shí)驗(yàn)的主要挑戰(zhàn)在于發(fā)展高性能單光子源和多自由度量子擦除技術(shù)。潘建偉、陸朝陽(yáng)等通過(guò)脈沖共振激發(fā)微腔耦合的單量子點(diǎn)，制備了國(guó)際上單偏振、高效率、高純度和高全同的綜合性能最優(yōu)的單光子源。

在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)發(fā)展了包括超窄帶濾波、超快時(shí)間甄別等在內(nèi)的一整套量子擦除技術(shù)，實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到了超過(guò)50%的經(jīng)典極限的高達(dá)80%的干涉對(duì)比度，清晰地證實(shí)了熱光的量子化性質(zhì)，在天文單位的尺度上檢驗(yàn)了量子玻色統(tǒng)計(jì)原理的普適性。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步制備了太陽(yáng)光光子和量子點(diǎn)單光子之間的保真度達(dá)0.826的糾纏態(tài)，并利用這一無(wú)共同歷史來(lái)源的糾纏光子對(duì)進(jìn)行了貝爾不等式檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)得到了大于3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差的違背，再一次驗(yàn)證了量子力學(xué)的非定域性。