近期，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)傳來(lái)振奮人心的消息，該校郭光燦院士所帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，在量子非局域性的探索道路上取得了里程碑式的突破。這一成果不僅在國(guó)際頂級(jí)期刊《自然?通訊》上發(fā)表，還標(biāo)志著高維多體量子糾纏態(tài)的研究邁入了一個(gè)全新的階段。

量子非局域性，作為量子力學(xué)中最為神秘且核心的現(xiàn)象之一，一直是物理學(xué)家們關(guān)注的焦點(diǎn)。它不僅揭示了量子世界與經(jīng)典物理世界的根本差異，更為量子信息的保密性提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。然而，過(guò)去的研究大多局限于兩個(gè)粒子及二維系統(tǒng)，即所謂的“量子比特”。

為了深入探索更真實(shí)的量子世界，郭光燦院士團(tuán)隊(duì)的柳必恒研究組與瑞典隆德大學(xué)的Armin Tavakoli博士團(tuán)隊(duì)攜手，共同挑戰(zhàn)高維度與多體系統(tǒng)帶來(lái)的復(fù)雜難題。他們提出并成功實(shí)現(xiàn)了一種基于“路徑不可區(qū)分性”原理的糾纏態(tài)制備方法，該方法巧妙地利用光子的路徑自由度來(lái)編碼三維量子態(tài)，并通過(guò)精細(xì)的偏振控制，實(shí)現(xiàn)了二維平面中不同路徑間的高效交換。

通過(guò)這種創(chuàng)新方法，研究團(tuán)隊(duì)不僅成功制備出了三光子三維Greenberger–Horne–Zeilinger（GHZ）態(tài)，而且糾纏態(tài)的保真度高達(dá)91%，這一數(shù)據(jù)刷新了高維多光子糾纏態(tài)保真度的最高紀(jì)錄。這一成就不僅為高維多體非局域性的檢測(cè)提供了強(qiáng)有力的支持，更為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步構(gòu)建了新型貝爾不等式檢驗(yàn)范式，通過(guò)這一范式，他們首次在實(shí)驗(yàn)層面觀測(cè)到了超越量子比特系統(tǒng)理論極限的量子關(guān)聯(lián)。這一發(fā)現(xiàn)不僅證實(shí)了真實(shí)高維多體非局域性的存在，還為設(shè)備無(wú)關(guān)型量子信息應(yīng)用的未來(lái)發(fā)展開(kāi)辟了新的道路。

這一突破性成果不僅填補(bǔ)了國(guó)際高維多體量子非局域性實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域的空白，更深化了人類(lèi)對(duì)量子糾纏本質(zhì)的認(rèn)知。高維多體糾纏態(tài)作為一種新型量子資源，在量子通信、量子計(jì)算以及量子精密測(cè)量等前沿領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。

郭光燦院士團(tuán)隊(duì)的這一研究成果，無(wú)疑為量子信息科學(xué)的發(fā)展注入了新的活力。隨著研究的深入，相信高維多體糾纏態(tài)將在更多領(lǐng)域展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，為構(gòu)建可擴(kuò)展、高容量、抗噪聲的量子信息處理系統(tǒng)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。