中国科学技术大学郭光灿院士团队在量子非局域性研究方面取得重要突破。该团队与瑞典隆德大学合作，首次在实验上观测到真高维多体非局域性的存在，相关成果已发表在《自然?通讯》期刊上。
量子非局域性是量子力学最核心的特征之一，它揭示了量子物理与经典物理的本质区别。过去的研究主要集中在两粒子和二维系统层面，而现实中的量子过程往往涉及多个粒子和更高维度。高维多体系统不仅能拓展基础科学研究的边界，还能提升量子信息处理能力、抗干扰性和通信容量。
研究团队面临的主要挑战是高维度与多体系统带来的复杂度剧增。为此，他们创新性地提出基于"路径不可区分性"原理的制备方法，利用光子路径自由度编码三维量子态，并通过偏振控制实现路径间高效交换操作。实验成功制备出三光子三维GHZ态，保真度高达91%，创下高维多光子纠缠态保真度新纪录。
团队进一步构建新型贝尔不等式检验范式，首次在实验层面证实了真实高维多体非局域性的存在。这一突破填补了国际相关研究领域的空白，深化了对量子纠缠本质的理解，为构建可扩展、高容量的量子信息处理系统提供了关键技术支撑。
图 1 实验装置示意图及 HOM 干涉可见度实验结果
该成果为设备无关型量子信息应用发展奠定基础，在量子通信、量子计算与精密测量等领域展现出广阔前景。高维多体纠缠态作为一种新型量子资源，有望推动量子信息技术实现质的飞跃。
图 2 真高维多体量子非局域性实验结果
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-59717-y
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