近日，中國科學技術大學傳來一項令人矚目的科研進展。郭光燦院士團隊中的李傳鋒教授與許金時教授，攜手多位合作者，共同在量子研究領域取得了重大突破。他們成功構(gòu)建了一個可擴展的光學體系，專門用于探索單體高維量子系統(tǒng)，并觀測到了迄今為止最強的邏輯形式量子關聯(lián)。

這項研究匯聚了來自不同領域的頂尖學者，包括數(shù)學科學學院的馬杰教授、安徽大學的許振朋教授、北京玻色量子科技有限公司的文凱博士以及南開大學的陳景靈教授等。他們的合作成果已于今年春節(jié)前夕，即1月29日，在國際頂級期刊《科學?進展》上發(fā)表。

量子力學中的邏輯形式量子關聯(lián)，是一種超越經(jīng)典物理學的全新關聯(lián)形式。與經(jīng)典關聯(lián)不同，邏輯形式的量子關聯(lián)無需通過違背不等式來展現(xiàn)其獨特性，而是能夠更直觀地揭示出與經(jīng)典物理學的根本差異。這一特性吸引了全球科學界的廣泛關注。

早在1989年，Greenberger、Horne和Zeilinger（GHZ）三位科學家就首次預言了態(tài)依賴的邏輯形式量子關聯(lián)，并提出了著名的GHZ悖論。這一悖論揭示了量子力學和經(jīng)典物理學在實驗中四個條件概率組合的預言上存在的確定性矛盾。自此以后，邏輯形式量子關聯(lián)的強度便與所使用的條件概率組合數(shù)量緊密相關，組合數(shù)越少，量子關聯(lián)便越強。

然而，自GHZ悖論提出以來的36年里，科學家們一直在努力尋找更強的邏輯形式量子關聯(lián)，卻始終未能取得實質(zhì)性進展。為了攻克這一難題，中國科學技術大學的研究團隊創(chuàng)新性地發(fā)展了圖論方法，專門用于研究邏輯形式關聯(lián)。通過深入搜索圖論常數(shù)，他們終于在37維空間中發(fā)現(xiàn)了僅使用三個條件概率組合的量子關聯(lián)，這一發(fā)現(xiàn)標志著邏輯形式量子關聯(lián)研究取得了重大突破。

研究團隊進一步證實，這三個條件概率組合已經(jīng)是最小的組合數(shù)量，無法再減少，從而證明了他們所觀測到的量子關聯(lián)是邏輯形式量子關聯(lián)的極限強度。為了驗證這一發(fā)現(xiàn)，研究團隊設計了一個獨特的可擴展光學體系，該體系基于直和空間編碼和時間維度復用技術，能夠?qū)⒏呔S空間中的制備-測量實驗分解為多個低維空間中的實驗。在這一體系中，他們以超過8個標準差的置信度成功觀測到了高維空間下的邏輯形式量子關聯(lián)。

這項研究成果不僅為尋找其他形式的更強量子關聯(lián)提供了重要線索，而且所觀測到的量子關聯(lián)在量子計算和量子通信領域也具有廣泛的應用前景。隨著量子技術的不斷發(fā)展，這一發(fā)現(xiàn)有望為未來的量子信息技術帶來革命性的變革。