中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、中國(guó)科學(xué)院院士郭光燦領(lǐng)導(dǎo)的中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在量子力學(xué)基礎(chǔ)研究方面取得新進(jìn)展，該實(shí)驗(yàn)室李傳鋒、許金時(shí)研究組與其合作者實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了單向量子導(dǎo)引，定量揭示了一類(lèi)非對(duì)稱(chēng)性的量子非局域性。該研究成果發(fā)表在4月21日《物理評(píng)論快報(bào)》上，并被選為“編輯推薦”文章，同時(shí)被美國(guó)物理學(xué)會(huì) Physics 網(wǎng)站以《單向量子性》為題報(bào)道。論文共同第一作者是博士生孫凱和博士后葉向軍。

量子非局域性是量子力學(xué)最令人驚訝和著迷的特性之一，量子導(dǎo)引是近年來(lái)引起廣泛關(guān)注的一種量子非局域性。量子導(dǎo)引的概念是由薛定諤在研究 EPR 佯謬時(shí)提出的，描述了對(duì)一個(gè)粒子的測(cè)量能夠非局域地影響另一個(gè)粒子的狀態(tài)的能力，它是介于量子糾纏和貝爾非局域性之間的一種量子非局域特性，其測(cè)量結(jié)果無(wú)法用局域隱態(tài)模型來(lái)解釋。量子導(dǎo)引具有獨(dú)特的非對(duì)稱(chēng)性，甚至于存在單向量子導(dǎo)引，即一方可以成功地對(duì)另一方進(jìn)行量子導(dǎo)引，但反過(guò)來(lái)卻不行。

李傳鋒、許金時(shí)等人在前期實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)量子導(dǎo)引[ PRL 113， 140402 (2014)]的基礎(chǔ)上，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了基于投影測(cè)量的單向量子導(dǎo)引。他們?cè)诶碚撋咸岢隽?ldquo;導(dǎo)引半徑”的概念來(lái)量化量子導(dǎo)引能力，在實(shí)驗(yàn)上利用兩光子糾纏系統(tǒng)通過(guò)投影測(cè)量定量觀測(cè)到了量子導(dǎo)引的非對(duì)稱(chēng)性，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了單向的量子導(dǎo)引。同時(shí)，對(duì)于失敗的量子導(dǎo)引過(guò)程，他們首次通過(guò)實(shí)驗(yàn)構(gòu)建局域隱態(tài)模型來(lái)重現(xiàn)觀測(cè)結(jié)果，直觀地展現(xiàn)了量子系統(tǒng)的不可導(dǎo)引性。

該工作為理解單向量子導(dǎo)引提供了一種直觀的視角，對(duì)量子力學(xué)基本問(wèn)題研究具有重要意義，同時(shí)也展示了量子導(dǎo)引在完成單向量子信息任務(wù)方面的應(yīng)用前景。

該工作得到了科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、中科院和量子信息與量子科技前沿協(xié)同創(chuàng)新中心的資助。