依据上述检验方法,中科大潘建伟团队基于自主设计研发的超导量子线路和高精度量子操控技术,在世界上首次完成了该实验。在遵循实数形式量子物理的情况下,实数形式的界限为7.66。但实验测试结果为8.09,超过判据43个标准差,这证明了以实数形式描述标准量子力学的错误性,并确立了复数在标准量子理论中不可或缺的作用。
中科大团队实验结果,图片来自中科大官网
南科大团队则利用光子系统进行实验测试,证明量子纠缠在含两个独立EPR源、三个探测器的光量子网络中,实验结果违反了实数形式量子物理的约束,超出4.5个标准差,从而证明实数形式下的标准量子理论不具有普遍性。
美国物理学会Physics网站对此评论:这两个小组采用了不同方法来实现量子纠缠。
中科大团队使用了一个超导量子处理器,其中的量子位有单独的控制和读出。这种方法的主要挑战是使位于同一电路上的量子位元真正独立且解耦——这是贝尔不等式类型检验方法的严格要求。
南科大团队选择了一种更容易实现这种独立性的光子来实验。具体来说,他们使用参数下转换产生的偏振纠缠光子,并利用超导纳米线单光子探测器进行探测。然而,光量子实验面临着一个不同的挑战:实验中需要完整的贝尔态测量,这可以直接使用超导量子位实现,但不能通过线性光学现象实现。因此,南科大团队只能依赖“部分”的贝尔态测量。
南科大团队实验场景,图片来自论文
“尽管每种实验都存在固有的困难,但这两个实验都得出了令人信服的结果。令人印象深刻的是,他们的数据比实数形式下的理论数据高出了许多个标准差(分别为43个标准差和4.5个标准差),这有力地证明了需要复数来描述量子实验。”Physics网站评论道。
“有趣的是,这两个实验都是基于最小量子网络方案(两个源和三个节点),这是未来量子互联网中很有前景的一个组成部分。实验结果还证明了新量子技术的可用性与测试量子力学基础方面的可能性密切相关。反过来说,这些新的量子力学基本见解可能会对量子信息技术发展产生意想不到的影响。”