中国科学技术大学团队实现高维多体量子非局域性新突破

根据中国科学技术大学的最新消息，郭光灿院士团队在量子非局域性研究领域取得了重要的进展。该研究团队与瑞典隆德大学的Armin Tavakoli博士团队紧密合作，相关成果于5月30日正式发表于国际知名期刊《自然・通讯》。这一研究的成功不仅为量子信息科学的基本理论提供了新的视角，也为未来量子信息技术的发展奠定了良好的基础。

量子非局域性是量子力学最深奥的现象之一，体现了量子物理与经典物理之间的根本区别。尤其是在量子信息安全的背景下，非局域性的重要性愈发显现。传统的非局域性实验大多集中在两个粒子之间，通常是二维系统（即量子比特）。现实世界中的许多量子过程涉及到多个粒子的相互作用以及更高的维度，这使得高维多体系统的研究变得尤为重要。

高维多体系统不仅为我们开启了新的科学问题，还为提升量子系统的信息处理能力、抗干扰能力和通信容量提供了新的可能性。研究这一领域的实验始终面临着重重挑战，尤其是由于高维度和多体系统引入的复杂性，实验的实现面临着技术上的诸多困难。

研究团队提出并实现了一种基于“路径不可区分性”原理的高维多体纠缠态的制备方法。该方法巧妙地利用光子的路径自由度来编码三维量子态，并通过偏振控制实现对二维平面上不同路径之间的高效交换。这一创新性的方案不仅确保了系统的高度相干性，还显著提高了实验的稳定性和操控精度。通过这一方法，研究团队成功制备出了三光子三维Greenberger–Horne–Zeilinger (GHZ)态，其纠缠态的保真度达到了令人瞩目的91%。这一成果为非局域性检测奠定了坚实的基石，开创了多体系统研究的新局面。

在此基础上，研究团队进一步构建了新型贝尔不等式的检验范式，成功实验观测到了超越量子比特系统的理论极限的量子关联。这一突破不仅是在实验层面上首次验证了真实的高维多体非局域性的存在，更为未来设备无关的量子信息应用的发展奠定了重要的理论和实验基础。

这项研究的成功开展，标志着科学界在量子纠缠本质的认识上迈出了重要一步。高维多体纠缠态作为一种新型量子资源，其在量子通信、量子计算及量子精密测量等领域展现出良好的应用前景。这一成果不仅深化了我们对量子信息处理系统的理解，也为构建具有更强抗噪声能力、信息容量和处理效率的量子技术提供了关键的技术支持。

展望未来，高维多体量子非局域性的研究将继续推动量子信息科学的发展。随着科技的进步和研究方法的创新，我们期待这一领域能够带来更多的应用，帮助解决当今世界在信息安全、数据处理等方面面临的挑战。这一研究也可能为量子计算机技术的发展提供突破口，从而为人类社会的各个领域带来深刻的变革。

值得一提的是，这项研究的成功离不开中瑞两国科学家的共同努力与合作。在全球化日益加深的今天，跨国合作已成为科学研究的重要趋势。未来，更多类似的国际合作将有望在量子科技等前沿领域产生更大的成果，推动科技进步和人类理解的进一步深化。

通过此次研究，中国科学技术大学的团队不仅巩固了其在量子信息领域的领先地位，也展示了中国在基础科学研究方面的强大实力。随着量子技术的不断演进，我们有理由相信，量子信息科学将会迎来更加辉煌的未来，为人类探索未知提供新的路径。

附：相关论文链接

[Nature Communications](https://www.nature/articles/s41467-025-59717-y)

该链接提供了研究的详细信息以及实验过程、结果与讨论，为对该领域感兴趣的科研人员和学者提供了丰富的学习资料。

（本内容由中国科学技术大学的实践经验及研究成果所撰写，IT之家对此提供了信息支持）