近日，中国科技大学中科院量子信息重点实验室的胡等人在纠缠光子qutrits中观察到强于二元相关性。该研究团队是第一个用实验证实了量子力学预测的强于二元相关性。这些相关性不能解释在假设发生特定结果的“n≥3-结果”的测量是由于两步过程导致的，其中在第一步中一些经典机制排除了n-2 个输出，第二步通过二元测量会产生输出。胡等人的实验使用分布在两个实验室之间的成对光子qutrits，随机选择“三输出”测量并展示。他们报导了对于非信号二元相关最优不等式的9.3倍标准偏差违例。

如图1所示是测量过程的两个可能的解释。假设用红色、绿色和蓝光表示的三可能的测量结果，生成最终结果的过程 (由蓝光闪烁表示) 可以是 (a) 两个主要步骤: (1) 红色结果被一个经典机制 (例如, 测量系统的初始位置) 排除。(2) 在剩下的两个结果之间选择一个通用的双输出测量。或者是第二种情况，如图1(b)所示, 测量是真正的三元的, 因为它不能解释为 1(a)。

图1 测量过程

第一测量成员Alice是在实验室 Lab1, 而第二个测量方Bob是在实验室 Lab2。Alice和Bob的测量设置之间的距离约为8米。泵浦激光器为 404 nm 波长和100兆瓦功率的连续波激光器。随后, 用光束置换器构造相位稳定干涉仪。泵浦束通过半波板 HWP1–HWP3 和 BD1 分离成两条路径, 其中 HWP1 的快速轴朝向在上的水平轴, HWP2 面向 27.37°, HWP3 在0°。在 BD1 和 HWP1–HWP3 之后, 泵浦状态为 (2| Vu >+| Hu >| Vl >)/2, 其中 H (V) 代表水平 (垂直) 极化和 u ( l) 表示上 (下) 路径。HWP4、HWP8、HWP9 和 HWP13 安装在电动转子中, 自动切换测量设置, 随机数发生器 Quantis-USB-4M (ID Quantique) 用于本地选择测量依据。六光纤耦合单光子探测器 D1–D6 用于检测光子。在每个探测器之前使用带宽为 3 nm 的干扰滤波器来消除背景光子噪声 (不显示)。

图2 实验装置

原文链接： https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.180402

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