无漏洞贝尔不等式实验中自由选择漏洞的研究

论文摘要

从爱因斯坦与波尔的争论开始,量子力学的非定域性一直受到科学家们的广泛关注,其中影响最大的是爱因斯坦等人在1935年提出的EPR佯谬,以及将近30年后贝尔提出不等式来检验量子力学的非定域性。目前,几乎所有的不等式检验结果都验证了量子世界存在非定域性,然而这并没有给量子力学非定域性检验画上完美的句号。在贝尔不等式检验实验中,由于实验器件以及探测手段的不完美等因素使得这些实验都需要在很多假设的前提下才能成立,而这些假设就会引入实验漏洞,导致实验结果无法完全排除定域隐变量的影响,使得经典的定域实在论仍然可以解释实验结果。随着技术的发展,科学家们也开始追求无漏洞的贝尔不等式检验。高效率、高保真度的纠缠源以及几乎完美的单光子探测等量子技术使得实现无漏洞贝尔不等式检验成为了可能。2015年Hensen等人首次实现了无漏洞贝尔不等式实验后,一系列无漏洞贝尔不等式检验也相继被实现。然而大部分实验是关闭了探测漏洞和定域性漏洞,对极具挑战性的自由选择漏洞仍然没有实质性的进展。为了关闭自由选择漏洞,科学家们提出了用星光随机数来控制贝尔不等式实验中的基矢选择,将隐变量可能产生的影响回推到很久以前的历史中。我们首次实现了利用星光到达时间产生随机数,并利用该随机数成功实现同时关闭定域性漏洞和探测漏洞的贝尔不等式检验,将定域隐变量推到1 1年以前。此外,自由选择漏洞是源于实验中随机数不是真随机,随机数可能受到定域隐变量的影响而存在未知的关联,因此科学家们提出了利用人类的“自由意志”来产生随机数,从而斩断随机数之间以及随机数与纠缠光子之间的联系。在本论文中,我们主要详细介绍采用星光随机数解决贝尔不等式检验中的自由选择漏洞而进行的以下两个方面的研究:1.利用星光到达时间的随机性产生随机数,对随机数的随机性进行分析,并论证了将星光随机数应用在无漏洞贝尔不等式检验上的可行性;2.利用实时产生的星光随机数完成贝尔不等式检验,同时关闭探测漏洞以及定域性漏洞,并通过时空关系以及实验结果的分析,我们以很高的置信度确保了在实验前1 1年内无定域隐变量的影响,肯定了量子非定域性的存在。

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文章来源

类型: 博士论文

作者: 吴骋

导师: 张强

关键词: 量子非定域性,贝尔不等式,自由选择漏洞,星光随机数

来源: 中国科学技术大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学,天文学

单位: 中国科学技术大学

分类号: P111;O413

总页数: 120

文件大小: 9192K

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