中国科学技术大学

记者12日从中国科技大学获悉，该校中科院量子信息重点实验室李传锋博士研究组在实验上突破了量子力学中“经典”不确定关系，并验证了新形式的海森堡不确定原理，这也是世界上首次试验验证这一原理。

据介绍，经典的海森堡不确定原理认为，在一个量子力学系统中，一个粒子的两个力学量，比如位置和动量，不能被同时精确确定。但爱因斯坦等人1935年提出了“EPR佯谬”，对此进行质疑，认为如果AB两个粒子是孪生的，可以同时准确测量A的位置和B的动量，而从B的动量又可以推出A的动量，也就是说可以同时确定A粒子的位置和动量。

对“EPR佯谬”的进一步研究催生出了量子纠缠的概念。科学家们认为，利用量子纠缠，有可能同时确定一个粒子的位置和动量。最近的理论研究则明确给出了这一问题的定量描述(数学公式)，这就是新形式的海森堡不确定原理通过量子纠缠，观测者可以把被测粒子A的“量子信息”存储在粒子B上，这时测量结果的不确定度依赖于A与B的纠缠度的大小，当它们的纠缠度最大时，两个力学量可以同时被准确测量，此时经典的海森堡不确定原理不再成立。

李传锋研究组利用非线性光学过程产生的孪生光子对，制备出一种特殊的纠缠态贝尔对角态，把其中一个光子作为被测光子，另一个光子作为存储被测光子量子信息的辅助光子。他们通过将辅助光子存储在自行研制的自旋回声式的量子存储器中(存储时间可达1.2微秒)，实现了对被测光子的两个力学量的测量，并给出了两个力学量测量结果不确定度的最小值。该结果突破了经典的不确定关系，并验证了新形式的海森堡不确定原理。

由于不确定原理是量子力学中最基本的原理，该成果将有助于人们更深刻地理解量子力学的本质特征；同时，由于利用量子存储技术增大了对量子保密通信窃听的可能性，该成果对保证量子密码的安全性也有着重要意义，有望在量子保密通信的实用化中发挥重要作用。而相关研究成果发表在最新一期的国际权威期刊《自然·物理》上。