中科大首次实现天文尺度的量子干涉

    本报合肥9月6日电 记者常河从中国科学技术大学获悉，该校潘建伟院士团队与国内外科学家合作，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。这是一个里程碑式的实验，第一次探索了来自星光的量子现象。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。成果近日以“编辑推荐”形式发表于国际权威学术期刊《物理评论快报》。

    独立光子之间的量子干涉，是量子信息技术的基础。1997年以来，潘建伟和同事们通过对单光子空间、频率和时间等量子态的相干操纵和精确滤波，在国际上引领了多光子纠缠和干涉独立的发展，并系统性地把它应用于量子隐形传态、远距离量子通信、现实条件下安全的量子密钥分发、光学量子计算等领域。实现独立性越来越高、距离越来越远的光源间量子干涉，可以为量子力学基础检验和长距离量子通信等应用提供新的平台。

    中科大研究团队首次提出用太阳这一天然的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，团队发展了超窄带滤波、超快时间甄别、探测门控、单模空间滤波等一整套量子擦除技术，实验观测到了超过50%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。该团队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。