中國科學技術大學郭光燦院士團隊在量子力學基本問題研究中取得了重要進展，該研究成果於2019年10月23日發表了國際權威物理學期刊《物理評論快報》上，中國科學技術大學郭光燦院士團隊和澳洲的理論物理學家合作，首次實驗觀測到測量裝置無關的高維量子導引，並用其產生私密量子隨機數。

量子導引是介於量子糾纏和貝爾非局域性之間的一類量子非局域特性，描述了作用在糾纏粒子對中一個粒子上的局域測量能夠非局域地影響另一個粒子的狀態的能力，量子導引在量子金鑰分發、量子通道鑑別、隨機數產生等量子資訊任務中具有重要應用。由於實驗裝置效能有限或者存在被敵對者操控的可能性，這會給量子導引實驗帶來漏洞。

以觀測糾纏光子對的量子導引為例，由於單光子探測器的效率有限，未被探測到的光子原則上可以被潛在的敵對者利用，這就使得量子導引實驗結果變得不可靠，為了解決這個問題，理論物理學家們設計出了一類量子仲裁的量子導引鑑定方法，通過引入第三方的仲裁，使得量子導引實驗檢驗變得和測量裝置無關。

中國科學技術大學郭光燦院士團隊的李傳鋒、柳必恆等人巧妙地造出測量裝置無關的高維量子導引目擊算符，首次實驗實現了測量裝置無關的高維量子導引，研究組利用參量下轉換過程在偏振的路徑自由度上製備出一系列高保真度三維糾纏態。然後仲裁者向糾纏雙方發出一系列測試要求，收集雙方資料檢驗高維量子導引不等式，測試結果最高達到1.983(0.002)，遠超過三維情形的經典理論極限1.57，證實這些糾纏態具有量子導引特性。作為應用，研究組進一步將實驗觀測到的資料運用於隨機數產生，每糾纏光子對可得到1.106（0.023）位元私密量子隨機數，超出了利用兩維糾纏態所能達到的理論極限（1位元每糾纏光子對），充分展示了高維糾纏在量子資訊過程中的優勢。

該工作是基於高維繫統的測量裝置無關量子資訊任務的首次實驗嘗試，將對量子物理基本問題和測量裝置無關量子資訊過程的研究帶來重要推動作用。文章的第一作者是中科院量子資訊重點實驗室博士研究生郭鈺。期待郭光燦院士團隊能取得新的突破，推動中國量子技術的發展。

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