量子熱學基礎研究獲新進展
中國科學技術學院郭光燦教授團隊李傳鋒、黃運鋒等與法國理論化學學家Marc-Renou等合作，實驗驗證了基于局域操作和共享隨機性（LOSR）理論框架下的真多體非局域性，結果表明用兩體或三體非局域關聯難以解釋自然界形成的所有關聯。相關成果近日發表于國際著名刊物《物理評論快報》，并被選為該期的封面文章。
《物理評論快報》封面文章中國農大供圖
量子熱學容許粒子之間存在非局域的關聯，即量子非局域性。量子非局域性是實現各類量子信息過程的重要資源。對于多體系統，真多體非局域性被覺得是多體系統中能凸顯的最強非局域關聯。
真多體非局域性檢驗一般依賴于局域操作和精典通訊（LOCC）框架下的不方程的違反。但是在這些檢驗中，一般須要假設不同觀測者間聯合檢測的機率分布服從無訊號條件，精典通訊是嚴禁的量子物理基礎論文，因而基于LOCC的真多體非局域性并不是良好的定義。
在量子資源理論中，LOCC并不是惟一可以拿來定義糾纏資源的免費操作量子物理基礎論文，在消除精典通訊后，一個更為自然的定義是基于LOSR的理論框架。
在實驗中，研究組先驗證了三體糾纏結構的非局域性。該三體系統的LOSR局域模型容許三體之間具有共享隨機性，并容許對任意兩體之間的關聯不設限，即容許其關聯可以是量子關聯，也可以具有更為廣泛的不依賴量子熱學描述的廣義機率理論所容許的關聯。
研究組聯合Marc-Renou等人對此前相關理論工作中提出的LOSR非局域性不方程進行改進，針對多光子實驗中常見的白噪音提出了魯棒性更強的不方程，并在實驗中借助自主研發的“三明治型”高保真度多光子糾纏源以26.3個標準差的違反驗證了真三體LOSR非局域性。
研究組進一步在四體情形實驗違反了真四體LOSR不方程，實驗排除了基于共享隨機性和三體廣義關聯的局域性模型，展示了真四體非局域性。
這種實驗結果表明僅兩體或三體非局域關聯難以解釋自然界形成的所有關聯。該工作中提出的不方程可以拓展到任意N體情形，而制備高保真度糾纏源的方式為實驗展示更大量子系統非局域性打下基礎。（來源：中國科學報王敏）
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