量子干涉实验扩展到天文尺度

吴长锋

2019年09月04日  来源：科技日报

记者从中国科学技术大学获悉，该校潘建伟、陆朝阳与国内外合作者合作，在国际上首次实验观察到量子点单光子和太阳光之间的双光子干涉、量子纠缠以及非定域性。该研究工作把独立光子之间的量子干涉实验扩展到相距1.5亿公里的两个独立光源，首次在天文学尺度上检验了量子统计原理的普适性，并给出了热光场量子化的直接实验证据。该研究成果近日发表于国际学术期刊《物理评论快报》。

独立光子之间的量子干涉是很多量子信息技术的基础。这个现象无法用经典的电磁波理论解释，而必须把光场量子化处理。目前，国际上报道的研究工作已实现了多种光源间的量子干涉。

中国科大研究团队首次提出用太阳这一天然远距离热光源进行量子光学实验。为了清晰地观察到高对比度的量子干涉，实验的主要挑战在于发展高性能单光子源和多自由度量子擦除技术。潘建伟、陆朝阳等通过脉冲共振激发微腔耦合的单量子点，制备了国际上单偏振、高效率、高纯度和高全同的综合性能最优的单光子源。

在此基础上，团队发展了包括超窄带滤波、超快时间甄别等在内的一整套量子擦除技术，实验观测到了超过50%的经典极限的高达80%的干涉对比度，清晰地证实了热光的量子化性质，在天文单位的尺度上检验了量子玻色统计原理的普适性。研究团队进一步制备了太阳光光子和量子点单光子之间的保真度达0.826的纠缠态，并利用这一无共同历史来源的纠缠光子对进行了贝尔不等式检验，实验得到了大于3倍标准偏差的违背，再一次验证了量子力学的非定域性。（科技日报记者吴长锋）