我科學家實現(xiàn)基于人類自由意志的量子非定域性檢驗

未來基于地月系統(tǒng)的貝爾不等式檢驗方案示意圖 資料圖片

　　本報合肥5月12日電 見習記者冀文亞從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉研究團隊，在國際上首次實驗實現(xiàn)了基于人類自由意志和超高損耗下的貝爾不等式檢驗。相關成果分別于日前發(fā)表在《物理評論快報》和《自然》雜志上。

　　早在20世紀初，量子力學剛剛建立不久，以愛因斯坦和玻爾為代表的兩大陣營就開始了關于量子力學基礎的爭論。1964年，約翰·貝爾提出了一種可以區(qū)分量子力學與局域實在論孰對孰錯的測試方法，即貝爾不等式。隨后的幾十年，大量的實驗都證實了量子力學關于貝爾不等式的預言，但是這些實驗或多或少地存在一些漏洞，導致人們依然無法對這一爭論進行最終判定。

　　潘建偉團隊提出了一個基于人類自由意志，在地球-月球之間開展貝爾不等式檢驗的實驗方案(如上圖所示)。由于人的反應時間在幾百毫秒左右，為了讓糾纏產生、基矢選擇、探測測量等事件都滿足類空間隔條件，用于選擇測量基矢的實驗者需要相距十萬公里以上，遠遠大于地球直徑。團隊提出利用地球、月球和地月系統(tǒng)拉格朗日點(L4或L5)來開展糾纏分發(fā)和貝爾不等式檢驗。根據(jù)目前的技術水平，一對糾纏光子從拉格朗日點被分別發(fā)送到地球和月球上測量時，需要承受超高損耗，這對量子糾纏源的亮度提出了更高的要求。為此，研究團隊研制了在16mW的低泵浦功率下每秒可產生10億對糾纏光子的量子糾纏源，亮度比以往實驗中使用的糾纏源提高了兩個數(shù)量級。

　　2014年，在發(fā)展使用全新超高亮度糾纏源技術的基礎上，配合自主研發(fā)的高分辨時間-數(shù)字轉換系統(tǒng)，研究團隊在實驗室中成功實現(xiàn)了超高損耗下的貝爾不等式檢驗，并在關閉自由選擇漏洞下觀察到了貝爾不等式的違背，為未來在地月系統(tǒng)中開展量子非定域性的終極檢驗邁出了堅實的一步。

　　在此基礎上，該團隊隨后與國際上10余個知名量子研究團隊合作，開展“大貝爾實驗”。該實驗召集到了世界各地超過10萬名志愿者，所有志愿者在2016年11月30日當天，通過互聯(lián)網(wǎng)和手機無線網(wǎng)絡參加項目開發(fā)的網(wǎng)絡實驗。在實驗中，所有志愿者都需要基于個人的自由意志不斷地進行選擇形成二進制隨機數(shù)，并記錄在互聯(lián)網(wǎng)云端。這些隨機數(shù)被實時和隨機地發(fā)放給分布在世界各地的相關研究團隊，用以控制這些研究團隊的貝爾不等式檢驗實驗，通過更多參與者的自由意志，在更廣泛的范圍內關閉了自由選擇漏洞。作者：本報見習記者 冀文亞