中國科學技術大學 8 月 7 日發布博文，宣布旗下研究團隊首次實現無漏洞 Hardy 佯謬檢驗。

Hardy 佯謬簡介

上世紀 90 年代，物理學家 Lucien Hardy 提出了一種新的檢驗局域實在性的方式 ——Hardy 佯謬（Hardy’s Violation）。

該佯謬是指，兩個觀測者對各自收到的粒子進行隨機測量并記錄結果，在滿足三個 Hardy 條件事件出現的概率為零的情況下，量子力學預測第四個 Hardy 事件出現的概率大于零，這與定域實在論對第四個 Hardy 事件概率等于零的預測相悖。

Hardy 佯謬以簡潔的邏輯和最少的資源揭示了量子力學非定域性與定域實在論的矛盾。

盡管已有許多實驗檢驗 Hardy 佯謬，但這些工作都存在類似于貝爾不等式檢驗中的局域性漏洞和探測效率漏洞：如果觀測者的測量選擇與結果能夠互相影響（定域性漏洞），或者存在高的光學損耗（探測效率漏洞），經典的定域隱變量理論就可以解釋 Hardy 佯謬。

同時，由于在量子力學的預言中，第四個 Hardy 事件出現的概率很低，想要在實驗上確認該事件的出現不是噪聲帶來的誤差，就對糾纏源的保真度和效率提出了極高的要求。

因此，實現無漏洞的 Hardy 佯謬檢驗一直是理論上和實驗上的挑戰。

我國科研團隊介紹

中國科學技術大學潘建偉、張強、陳凱等組成的研究團隊與南開大學陳景靈等合作，通過發展高效率和高保真度的光學量子糾纏態制備與測量系統，成功實現了關閉探測效率漏洞與局域性漏洞的 Hardy 非定域性演示。

相關研究成果以《Loophole-Free Test of Local Realism via Hardy’s Violation》為題發表在國際學術期刊《物理評論快報》（Physical Review Letters）上，并獲得了“編輯推薦”（editor’s suggestion）。

中國科學技術大學博士生趙思然、董海浩與杭州電子科技大學青年教師趙帥為論文共同第一作者，中國科學技術大學潘建偉院士、張強教授、陳凱教授與南開大學陳景靈教授為論文共同通訊作者。

在這項研究中，研究團隊在理論上進一步發展了 Hardy 約束的 Eberhard 不等式，該不等式允許在探測效率漏洞被關閉且存在噪聲的情況下進行 Hardy 佯謬檢驗。

成果

科研團隊通過優化空間光路的參數，產生了可預報探測效率為 82%、保真度為 99.1% 的糾纏光子對，成功關閉了探測效率漏洞。

無漏洞 Hardy 佯謬檢驗實驗裝置圖，圖源論文

此外，研究團隊通過精心設計的時空配置，確保了糾纏光子對的產生和觀測者的測量選擇，測量事件和觀測者的測量選擇均處于類空間隔，從而關閉了局域性漏洞，首次實現了無漏洞的哈代佯謬檢驗。

項目意義

該研究不僅對量子物理基礎研究具有重要意義，而且對量子密鑰分發、量子隨機數認證等量子信息技術的發展具有重要影響。審稿人高度評價了這項工作，認為“實驗結果以及檢驗局域實在性的量化證據令人印象深刻 (The experimental results, along with the quantified evidence against local realism, are impressive)”，并以“編輯推薦”方式發表。