清华大学研发的离子阱量子计算系统，图片来自金奇奂课题组
金奇奂教授的课题组提出一种利用复合系统进行无漏洞量子互文性测试的实验方法。实验中使用两种不同离子进行实验来保证它们彼此互不干扰，并通过对两种离子分别进行重复测量来保证理想观测条件，并且实验中没有遗漏任何测量结果。最后的实验结果实现了对量子互文性不等式15个标准差的违背。
量子互文性的实验验证主要涉及两种漏洞，探测性漏洞和理想观测漏洞，其中理想观测漏洞可分为锋利性漏洞和兼容性漏洞。该研究采用的混合双离子系统用荧光探测技术探测量子比特状态，该系统允许研究人员对每个离子进行连续的、可重复的、高效率的单次荧光测量，因此实现了100%的探测效率（即实验中所有试验都没有遗漏任何结果）和高达98%的探测保真度，关闭了探测性漏洞和锋利性漏洞。
混合双离子系统包含囚禁在保罗阱中的一个Ba离子和一个Yb离子。量子互文性不等式的每对观测量分别对应一对不同的离子，并且两个离子具有完全不同的操作激光、探测激光以及探测装置，从而关闭了兼容性漏洞，增强了兼容性。实验结果清楚地显示了量子互文性不等式的违背，并开拓了证明量子系统的途径。
混合离子阱实验系统示意图，图片来自论文
该研究成果除了对于基础研究意义重大外，还可以广泛地应用在量子信息的其它领域。比如很多量子体系因为尺寸不能实现类空间隔而无法进行Bell测试，但可以通过量子互文性无漏洞测试来验证量子系统的真伪。比如检测 “量子计算机”是不是真正的量子计算机，还可用于自验证的量子随机数发生器、盲量子计算等。
该论文通讯作者为清华大学的金奇奂教授和西班牙塞维利亚大学Adán Cabello教授。共同第一作者是清华大学博士毕业生王鹏飞和张君华，目前分别是北京量子信息科学研究院和南方科技大学的助理研究员。其他作者有清华大学的栾春阳、乔木、严马可、汪野、谢天和北京量子院助理研究员张静宁。
责任编辑：李跃群
校对：张艳