量子力學(xué)自誕生之日起,就伴隨著質(zhì)疑與爭論。以愛因斯坦為代表的一眾科學(xué)家堅(jiān)信局域?qū)嵲谡?認(rèn)為量子力學(xué)只是對客觀世界的一種不完備的描述,而以玻爾為代表的另一方則認(rèn)為量子力學(xué)就是對客觀世界的真實(shí)描述。雙方展開了接近三十年的爭論,直到1964年約翰貝爾提出了著名的貝爾不等式,使得這場曠日持久的爭論第一次能夠通過實(shí)驗(yàn)的手段來進(jìn)行驗(yàn)證。貝爾的理論指出,根據(jù)量子力學(xué)預(yù)測得出的一些現(xiàn)象并不能通過局域?qū)嵲谡搧斫忉尅Ｘ悹柌坏仁降倪`背恰好體現(xiàn)出了量子力學(xué)與局域?qū)嵲谡撝g的沖突。在以往的貝爾不等式實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)結(jié)果均支持量子力學(xué)對客觀世界的描述,但是又由于現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)與理想模型之間的區(qū)別,需要引入不同假設(shè)才能保證結(jié)果的有效性,這些假設(shè)的存在會引入一些漏洞,使得局域?qū)嵲谡撘部梢越忉寣?shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象,因此,要想進(jìn)一步驗(yàn)證量子力學(xué)的完備性,實(shí)現(xiàn)無漏洞的貝爾不等式檢驗(yàn)就顯得尤為重要。本文介紹的主要工作之一就是,我們在同時(shí)關(guān)閉了局域性漏洞和探測效率漏洞的前提下,利用星光光源的隨機(jī)性來選擇測量基矢,從而首次在實(shí)驗(yàn)開始前11年內(nèi)排除定域隱變量對實(shí)驗(yàn)的影響,驗(yàn)證了量子非定域性的成立。另一個(gè)工作是,在無漏洞貝爾不等式檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,我... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?ＥＰＲ－Ｂｏｈｍ－Ｂｅｌｌ裝置

機(jī)序列均勾分布。??傳統(tǒng)的量子隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器需要假設(shè)器件內(nèi)部工作正常，以確保其輸出隨機(jī)??序列的質(zhì)量。這會給用戶帶來很大負(fù)擔(dān)，而器件無關(guān)的量子隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器則無需??假設(shè)器件的內(nèi)部工作原理。到目前為止，己經(jīng)提出并證明了各種量子隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生??器的方案，并且各種商業(yè)產(chǎn)品已經(jīng)投入使用。根據(jù)器件所需的安全性假設(shè)，隨機(jī)??數(shù)產(chǎn)生器可以被分為三類：器件無關(guān)的量子隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器，半器件無關(guān)的量子隨??機(jī)數(shù)產(chǎn)生器和與器件有關(guān)的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器。它們的實(shí)用性和安全性如１．２所示。??——：丨??ｃ．??圖１．２比較三種量子隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器（器件無關(guān)的量子隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器、半器件無關(guān)的量子隨??機(jī)數(shù)產(chǎn)生器和器件有關(guān)的量子隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器）在安全性和實(shí)用性上的關(guān)系。??在過去的十年中，器件無關(guān)的量子隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器在學(xué)術(shù)研宄方面取得了長??足的進(jìn)步。最早的器件無關(guān)的想法是在１９９８年，由Ｍａｙｅｒｓ和Ｙａｏ在關(guān)于量子??密鑰分發(fā)的研宄［５７］中提出的，隨后其在２００６年發(fā)展的自檢測理論［５８］是該??領(lǐng)域中里程碑式的成果，為器件無關(guān)的量子隨機(jī)數(shù)打下了理論基矗在２００７年，??Ｃｏｌｌｂｅｃｋ，Ｒｏｇｅｒ?［５９］首次提出器件無關(guān)量子隨機(jī)數(shù)的想法，隨后的數(shù)年中，多項(xiàng)??１２??

?第一章緒論???Ｘ?■?ｙ??ｉｌ＾?｜「―至―」??Ａｌｉｃｅ?Ｉ?Ｂｏｂ??ｉｌｌ??ａ?■?ｂ??圖１．４兩體類貝爾不等式檢驗(yàn)示意圖。??１．６論文內(nèi)容介紹??貝爾理論為人類探宄量子世界提供了重要基礎(chǔ)，而無漏洞貝爾不等式的實(shí)??驗(yàn)結(jié)果也證明了真正的隨機(jī)性的存在，進(jìn)而引發(fā)了人們對隨機(jī)這一概念的深入??思考，并提出了器件無關(guān)量子隨機(jī)數(shù)的概念。本文詳細(xì)介紹了關(guān)于無漏洞貝爾不??等式和器件無關(guān)量子隨機(jī)數(shù)的研宄。??第二章主要介紹了無漏洞貝爾不等式檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中需要的一些關(guān)鍵技術(shù)，包??括量子態(tài)的制備、測量、以及單光子探測等內(nèi)容。利用周期性極化晶體和Ｓａｇｎａｃ??結(jié)構(gòu)搭建糾纏光源，并重點(diǎn)介紹了為提高糾纏源效率所作的參數(shù)設(shè)計(jì)。??第三章詳細(xì)介紹了在無漏洞貝爾不等式實(shí)驗(yàn)中，利用宇宙中的星光作為隨??機(jī)數(shù)源來進(jìn)行測量基矢選擇，從而在關(guān)閉了局域性漏洞和探測效率漏洞的同時(shí)，??將局域隱變量對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響推回實(shí)驗(yàn)前至少１１年。在這一章中，我們研究??了利用星光產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的具體方法，以及為了關(guān)閉貝爾不等式檢驗(yàn)中的漏洞時(shí)??所作的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。并給出了對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析方法，利用ＰＢＲ假設(shè)檢驗(yàn)方法給??出了極高的置信概率來排除隱變量的影響，為之后實(shí)現(xiàn)器件無關(guān)量子隨機(jī)數(shù)打??下了基矗??第四章的內(nèi)容圍繞著器件無關(guān)的量子隨機(jī)數(shù)展開，介紹了具體的實(shí)驗(yàn)方案，??以及優(yōu)化方案中需要的參數(shù)的方法，重點(diǎn)關(guān)注了如何利用量子估計(jì)因子來估計(jì)??實(shí)驗(yàn)中隨機(jī)性的產(chǎn)率，和如何優(yōu)化出量子評估因子。隨后對實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)過程??中輸入的變量進(jìn)行了刻畫。在最后的數(shù)據(jù)分析中，展示了從原始數(shù)據(jù)中提取隨機(jī)??性的方法，以及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在長時(shí)間運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)表現(xiàn)等


本文編號：3211992