W urzekającej dziedzinie fizyki kwantowej ostatnie badanie wprowadziło przełomową poprawę paradoksu Hardy’ego, znacznie zwiększając naszą zdolność do testowania podstawowych zasad mechaniki kwantowej przeciwko lokalnej realizmowi. Postęp ten, kierowany przez badaczy profesora Jing-Ling Chen z Uniwersytetu Nankai, wraz z profesorem Kai Chen z University of Science and Technology of China oraz ich zespół, został niedawno opublikowany w The Esteemed Journal, wynika z fizyki.

Hardy’s Paradox, kluczowa koncepcja mechaniki kwantowej, tradycyjnie stanowi wyraźny kontrast między prognozami mechaniki kwantowej a lokalnymi teoriami realistycznymi, w których te ostatnie zakładają, że właściwości cząstek istnieją niezależnie od obserwacji. Oryginalny paradoks sugeruje, że w pewnych warunkach wyników przewidywanych przez mechanikę kwantową nie można wyjaśnić żadnymi lokalnymi ukrytymi teoriami zmiennymi – zasadniczo kwestionując klasyczne zrozumienie rzeczywistości.

Zespół opracował to, co określają „dopracowany paradoks Hardy’ego”, który nie tylko wzmacnia twierdzenia oryginalnego paradoksu, ale robi to z prostszym zestawem wymagań i zwiększoną solidnością wobec niedoskonałości eksperymentalnych. Ulepszenie wynika z rozszerzenia paradoksu na wiele pomiarów, co znacznie zwiększając wartości naruszenia obserwowane podczas eksperymentów splątania kwantowego.

Paradoks wyrównanego Hardy’ego pokazuje, że gdy rozważane jest splątanie kwantowe, oczekiwane wyniki zasadniczo odbiegają od tych przewidywanych przez wszelkie lokalne teorie realistyczne. Ulepszenia obserwowane w eksperymentach pokazują znaczący wzrost od niewielkiej wartości w oryginalnej konfiguracji do wyższych poziomów obserwowanych wartości w scenariuszach obejmujących odpowiednio dwa, cztery i sześć pomiarów.

Jedną z głównych zalet dostosowanej wersji jest jej tolerancja na błędy eksperymentalne, co czyni ją solidnym narzędziem do testowania nieLokalizacji kwantowej. Ta właściwość jest szczególnie cenna, ponieważ pomaga zamknąć luki, takie jak luka detekcyjna, w której ważność eksperymentów kwantowych można zakwestionować z powodu nieobserwowanych lub utraconych cząstek.

Profesor Jing-Ling Chen skomentował: „Ta ulepszona wersja paradoksu Hardy’ego może prowadzić do bezpieczniejszych protokołów komunikacji kwantowej i ma potencjalne zastosowania w obliczeniach kwantowych, w których bity kwantowe są manipulowane na podstawowych poziomach”.

Profesor Kai Chen dodał: „Szerszy wpływ tych badań rozciąga się poza fizykę teoretyczną, dotykając praktycznych dziedzin obliczeń kwantowych i kryptografii. Zapewniając bardziej rygorystyczny test nieLokalizacji Kwantowej, dostosowany paradoks Hardy’ego może pomóc w opracowaniu nowych technologii, które są zasadniczo bezpieczne od prób hakowania, które wykorzystują klasyczne założenia lokalizacji i realizmu. ”

Wyniki badań nie tylko oferują nowy obiektyw do oglądania świata kwantowego, ale także torują drogę do praktycznych zastosowań, które wykorzystują dziwne, sprzeczne z intuicją właściwości zjawisk kwantowych. W miarę ewolucji technologii kwantowych spostrzeżenia z tego badania będą miały kluczowe znaczenie w kształtowaniu przyszłych innowacji w tej dziedzinie.

Referencje dziennika

Shuai Zhao, Qing Zhou, i in., „Wyrównany paradoks Hardy’ego”, powoduje fizykę, 2024. doi: https://doi.org/10.1016/j.rinp.2023.107210

O autorze

Jing-Ling Chen jest profesorem fizyki na Uniwersytecie Nankai. Uzyskał tytuł licencjata (1994), Master’s Degree (1997) i Doctor’s Degree (2000) na Nankai University, PR China. Był doktorem w Beijing Institute of Apply Physics (2000-2002) i pracownikiem naukowym National University of Singapore (2002-2005). Jego zainteresowaniem badawczym są fizyka kwantowa i informacje kwantowe, szczególnie w podstawowych problemach kwantowych, takich jak paradoks EPR, splątanie kwantowe, sterowanie EPR, nieLocalność Bell i kontekstualność kwantowa. Ze względu na swój wkład w fundamenty kwantowe zdobył nagrodę Paul Ehrenfest Best Paper Award dla fundamentów kwantowych (2021). Ostatnio dokonał oryginalnych badań spinu, takich jak proponowanie potencjału wektora spinowego, prezentując efekt Aharonov-Bohm typu spinu i przewidując fala wirowania kątowego.