量子干涉實驗擴展到天文尺度

吳長鋒

2019年09月04日09:12  來源:科技日報
 

記者從中國科學技術大學獲悉,該校潘建偉、陸朝陽與國內外合作者合作,在國際上首次實驗觀察到量子點單光子和太陽光之間的雙光子干涉、量子糾纏以及非定域性。該研究工作把獨立光子之間的量子干涉實驗擴展到相距1.5億公裡的兩個獨立光源,首次在天文學尺度上檢驗了量子統計原理的普適性,並給出了熱光場量子化的直接實驗証據。該研究成果近日發表於國際學術期刊《物理評論快報》。

獨立光子之間的量子干涉是很多量子信息技術的基礎。這個現象無法用經典的電磁波理論解釋,而必須把光場量子化處理。目前,國際上報道的研究工作已實現了多種光源間的量子干涉。

中國科大研究團隊首次提出用太陽這一天然遠距離熱光源進行量子光學實驗。為了清晰地觀察到高對比度的量子干涉,實驗的主要挑戰在於發展高性能單光子源和多自由度量子擦除技術。潘建偉、陸朝陽等通過脈沖共振激發微腔耦合的單量子點,制備了國際上單偏振、高效率、高純度和高全同的綜合性能最優的單光子源。

在此基礎上,團隊發展了包括超窄帶濾波、超快時間甄別等在內的一整套量子擦除技術,實驗觀測到了超過50%的經典極限的高達80%的干涉對比度,清晰地証實了熱光的量子化性質,在天文單位的尺度上檢驗了量子玻色統計原理的普適性。研究團隊進一步制備了太陽光光子和量子點單光子之間的保真度達0.826的糾纏態,並利用這一無共同歷史來源的糾纏光子對進行了貝爾不等式檢驗,實驗得到了大於3倍標准偏差的違背,再一次驗証了量子力學的非定域性。(科技日報記者吳長鋒)

(責編:趙春曉、呂騫)

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