研究证明了贝尔定理的推广量子相关性是真正的三方和非局部的

量子理论预测了所谓的三方纠缠态的存在，其中三个量子粒子以经典物理学中没有对应物的方式相关联。理论物理学家想了解新理论(量子理论的替代品)如何能够重现这些状态的行为。

JohnClauser、AlainAspect和AntonZeilinger，他们的工作最近得到了诺贝尔委员会的认可，他们通过实验证明了贝尔定理，表明没有任何替代量子理论的局部隐变量可以重现这种行为。换句话说，他们表明量子相关性是非局部的。

中国科学技术大学、光子科学研究所、意大利西维泽拉大学和周界理论物理研究所的研究人员最近通过考虑新的潜在理论，开展了一项实验研究，概括了这些发现。他们的研究结果发表在《物理评论快报》上，表明他们实验中使用的三方纠缠态实现的相关性不能用涉及二分纠缠推广的假设理论来解释，称为“两个粒子的外来源”，此外局部隐变量理论。

“我们研究的主要目的是证明三粒子量子源(例如，三个光子源)的行为不能被任何新的假设理论(取代量子理论，尚未发现)复制，它只涉及奇异由新物理定律和局部隐变量模型描述的两个粒子对，”该论文的作者之一Marc-OlivierRenou告诉Phys.org。

第二作者GaëlMassé解释说：“为此，我们使用了由我们的合著者之一ElieWolfe发明的‘膨胀技术’中包含的想法。如果我们想象一对由新物理定律描述的两个粒子，那么即使我们不知道如何描述它们，我们仍然可以创建这对粒子的副本，并让所有粒子以一种新的方式相互作用。虽然这种技术看起来很初级，但它经常被证明是一个非常强大的工具来解决理论抽象概念。”

在他们的论文中，研究人员首先推导出了一个新的独立于设备的证人，它可以用二分非经典资源来证伪因果理论。然后，通过曹欢和张超进行的实验室实验，他们表明，某些三方纠缠态(称为“GHZ态”)在实践中可以获得违反这一见证的相关性。

“使用保真度为0.9741±0.002的高性能光子GHZ3状态，在局部性和公平采样假设下，我们提供了超过26.3个标准偏差的明显实验违反该见证，”该团队在他们的论文中解释道。“我们将我们的信推广到|GHZ4⟩状态，获得了任何因果理论都无法解释的相关性，这些因果理论仅限于三方非经典共同原因并辅以无限共享随机性。”

最近的工作是对贝尔定理的推广。它最显着的成就是它超越了物理学家以前认为的限制量子理论的潜在替代理论的可能性。

信用：玛丽亚库德斯卡

“贝尔排除了量子相关性可以通过局部隐变量模型(即共享随机性)来解释的可能性，”该研究的合著者XavierCoiteux-Roy解释说。“我们走得更远了一点，证明即使你在你的理论中添加了‘二分外来源’，它仍然不起作用。事实上，我们推广了结果，表明如果你添加三方、四方和其他外来源源，它仍然不起作用。你真的需要为任何N包含N部分奇异源，无论它有多高，就像量子理论所做的那样。他总结道：“请注意，实验存在缺陷，称为漏洞。实现没有这些漏洞的实验，尤其是选后漏洞，对未来几年的实验者来说是一个巨大的挑战。”

根据他们的发现，该团队得出结论，自然的相关性确实是多方非局部的。到目前为止，他们进行的实验使他们能够明确排除二分和三分外来来源的理论，但他们现在正在考虑评估量子理论的其他替代方案。

“我们现在正试图了解这个想法可以走多远，以及我们可以通过仅仅查看具体的实验结果来排除量子理论的潜在替代方案，而不假设它们是由量子理论解释的，”雷诺补充道。“这最终可能让我们排除量子理论的所有潜在替代方案。”

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