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　　日前，北京理工大學物理學院張向東教授課題組（博士研究生曾強、王波、李鵬云和導師張向東教授）在實驗上首次觀測到了高維非局域量子操控(steering)效應，這是對現有量子非局域效應研究的一次重要補充。不僅如此，課題組成員創新地利用空間光調制器上加載動圖方式，在高維量子系統中定量引入了可控各向同性噪聲，實驗上精確驗證了高維操控(steering)效應噪聲抑制現象的理論預言。相關研究成果發表在近期的《物理評論快報》[Phys. Rev. Lett. 120, 030401(2018)]上，該工作得到了國家重點研發計劃和國家自然科學基金委的資助和支持。

　　1935年，愛因斯坦、波多爾斯基和羅森提出了著名的EPR佯謬，他們以量子力學基本原理為基礎，推導出與經典理論中的物理實在論相矛盾的結論， 并把這一量子特性稱之為“幽靈般的超距作用”，進而對量子力學提出了質疑。薛定諤在研究這一佯謬時提出了 “操控（steering）”的概念，后來被稱為EPR操控(EPR steering)。EPR操控描述了對一個粒子進行測量能非局域地影響另一個粒子狀態的能力，它是一類量子非局域特性。我們通常說的量子非局域特性是指某個糾纏態能違背貝爾不等式，叫做貝爾非局域性。而EPR steering這種非局域特性指的是量子糾纏態中只有一部分具有EPR操控特性，而這些具有EPR操控特性的態中只有一部分具有貝爾非局域性。目前對steering效應的研究大多集中在二維情況，而眾多的理論研究表明，高維系統中的量子steering效應具有許多新奇而重要的特性，例如噪聲抑制，亦即隨著維度的提升，steering效應抵制噪聲的能力會越來越強。然而，因為目前對高維系統調控技術的不成熟，實驗上觀測這些特性還存在著極大的困難。

圖1 高維軌道角動量光糾纏系統的實驗實現，及高維steering效應的觀測測量

圖2 高維steering效應的測量結果

圖3 動圖引入可控的高維各向同性噪音

圖4 噪聲抑制現象的測量結果

　　光的軌道角動量自由度由于其天然的高維屬性，自發現起就被廣泛應用于各類高維系統的構建中。在實驗中通過光的參量下轉換過程產生了軌道角動量光的最大糾纏態 （圖1），進而通過一系列測量觀測到了高維量子steering效應。圖2展示的是測量結果。用加載動圖的方式，定量的引入了一個可控的各向同性噪聲（圖3），并驗證了高維steering效應中的噪聲抑制現象（圖4）。