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2024-10-10 00:56:00
USTC 主導のチームは、ハーディのパラドックスの抜け穴のない初めてのテストを達成し、量子の非局所性を確認し、主要な抜け穴を塞ぎました。彼らの発見は、量子技術の開発に重要な意味を持ちます。クレジット: SciTechDaily.com
中国の研究者らはハーディのパラドックスの抜け穴のない初の検証に成功し、量子の非局所性の説得力のある証拠を提供し、量子技術開発を前進させた。
中国科学院（CAS）の中国科学技術大学（USTC）の研究チームは、Jianwei Pan教授、Qiang Zhang教授、Kai Chen教授が率いるとともに、南開大学のCHEN Jingling氏と共同で、次の成果を達成した。ハーディのパラドックスの抜け穴のないテストが初めて行われました。研究チームはハーディの非局所性を実証することに成功し、検出効率の抜け穴と局所性の抜け穴の両方を塞いだ。彼らの発見は、編集者の提案として Physical Review Letters に掲載されました。
1990 年代にルシアン ハーディによって導入されたハーディのパラドックスは、局所的実在論、つまり物理的特性は観測とは無関係に存在し、光速を超える信号は存在しないという古典的な考え方の簡素化されたテストを提供します。このパラドックスは、3 つの「ハーディ イベント」の確率がゼロである特定の条件下では、量子力学は 4 番目のイベントの確率がゼロではないことを予測することを実証することによって、量子力学と局所実在論の間の矛盾を明らかにします。これは、局所実在論と矛盾します。
ハーディのパラドックスをテストする際の課題
ハーディのパラドックスを実験的に確認することは、4 番目のイベントの確率が低いため困難であり、ノイズと区別するためにエンタングルメント ソースの高い忠実度と効率が必要です。以前の実験では、測定の選択が結果に影響を与える可能性がある局所性の抜け穴と、光損失による検出効率の抜け穴という 2 つの主な課題に直面していました。
脆弱性のないハーディパラドックステストの実験装置図。クレジット: Si-Ran Zhao 他
局所性の抜け穴に対処するために、研究者らは、測定の選択肢がもつれ状態の準備と光子の検出の両方から空間的に分離されることを保証する時空実験セットアップを細心の注意を払って作成しました。この構成により、測定設定が結果に影響を受ける可能性が排除され、局所性の抜け穴が排除されます。
局所性と検出効率の抜け穴への対処
検出効率の抜け穴に対処するために、この研究では 82.2% という高い検出効率を採用し、光損失の影響を大幅に軽減しました。さらに、測定設定を選択するための高速量子乱数発生器の統合により、真のランダム性の要素が導入され、ローカルの隠れた変数による潜在的な操作から保護されます。ハーディの不等式の洗練された形式を通じて、未検出のイベントとダブルクリック イベントも分析に組み込むことで、研究者らは検出効率の抜け穴を効果的に塞ぎ、量子物理学の分野への重要な貢献となる堅牢な実験フレームワークを提示しました。
最後に、6 時間にわたって行われたこの実験では、43 億 2,000 万回の試行にわたる有意水準が最大 5 標準偏差で、ハーディのパラドックスに大きく違反していることが実証されました。帰無仮説検定により、局所的実在論によって結果を説明できる確率は 10-16348 未満であることが確認され、量子非局所性を支持する説得力のある証拠が得られました。
この研究は量子力学の理解を深め、量子鍵配布や量子乱数証明などの量子技術の開発に重要な意味を持ちます。これは量子物理学の進歩を示し、量子の非局所性の新たな証拠を提供し、将来の量子情報技術への道を切り開きます。この研究の審査員はこの研究を高く評価し、「実験結果と、局所的な現実主義に対する定量化された証拠は印象的である」と述べた。
参考文献：「ハーディの違反によるローカル・リアリズムの抜け穴のないテスト」Si-Ran Zhao、Shuai Zhao、Hai-Hao Dong、Wen-Zhao Liu、Jing-Ling Chen、Kai Chen、Qiang Zhang、Jian-Wei Pan著、7 2024 年 8 月 物理的なレビューレター。
DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.060201
#地域の現実主義を揺るがす画期的な実験