三个纠缠光子,四个已探测光子
Bouwmeester 等人的 1999 年实验组合两对光子,同时筛选一个触发探测与另外三臂的探测。因此,三光子 GHZ 证据以四重符合为条件。单独一次触发点击,并不能认证一组三光子已经作为可独立使用的资源送达。
论文检验目标偏振分量,以及分量之间的相干性。这是不同问题:非相干混合也能重现分量布居。Pan 等人的 2000 年实验进一步用四种偏振设置检验 GHZ 非局域性论证。制备状态与检验一组特定关联矛盾,是相关但记录要求不同的成果。
证据阅读:D. Bouwmeester, J.-W. Pan, M. Daniell, H. Weinfurter and A. Zeilinger (1999), Observation of Three-Photon Greenberger-Horne-Zeilinger Entanglement, PRL 82, 1345–1349J.-W. Pan et al. (2000), Experimental test of quantum nonlocality in three-photon Greenberger–Horne–Zeilinger entanglement, Nature 403, 515–519 — abstract and figure captions
先约定相位,再相乘符号
在自己的计算中,每臂以零表示水平偏振、一表示竖直偏振,取全零与全一分量等幅、正号的叠加。第一种分析器称为 X,区分两种对角线偏振;第二种称为 Y,区分等幅但相对虚相位相反的叠加,其正结果的竖直分量具有正虚振幅。
这样无需借助容易混淆的圆偏振左右旋名称,就明确了结果符号。1999 年论文写出的两个分量将第三个偏振反转,对该臂作局域比特翻转即可转成这里的约定。改变态相位或重标分析器结果,都会改变相关奇偶符号,必须配套处理。
证据阅读:D. Bouwmeester, J.-W. Pan, M. Daniell, H. Weinfurter and A. Zeilinger (1999), Observation of Three-Photon Greenberger-Horne-Zeilinger Entanglement, PRL 82, 1345–1349D. M. Greenberger, M. A. Horne and A. Zeilinger (1989), Going Beyond Bell’s Theorem — original contribution made available as arXiv:0712.0921 in 2007
矛盾出在一张共同的指令表
假设某种局域确定性描述,为每站的两种分析器选择都预先指定答案,而且不依赖远方的选择。一共六个二值答案,所以完整指令表共有 64 张。在此约定下,每种含两个 Y 选择的测量情境,都要求三站结果乘积为负。
把这三个要求相乘,每个预定 Y 答案出现两次,剩下三个 X 答案的乘积为负,量子理论却预言为正。穷举发现八张表满足前三个要求,但全部不满足第四个。没有一张表同时满足四项;把指令表随机混合,也无法得到四个完美关联。
证据阅读:D. M. Greenberger, M. A. Horne and A. Zeilinger (1989), Going Beyond Bell’s Theorem — original contribution made available as arXiv:0712.0921 in 2007J.-W. Pan et al. (2000), Experimental test of quantum nonlocality in three-photon Greenberger–Horne–Zeilinger entanglement, Nature 403, 515–519 — abstract and figure captions
相容的乘积,不等于局域答案能同时测量
每个测量情境在三个分离光子上各选一个分析器,所以能相乘这三个结果;四个整体乘积算符也彼此对易。然而,同一光子上的 X 与 Y 并不因此变得可以同时测量。不同情境用的是反复制备系综中的不同成员。
独立计算对每个情境的八种结果逐项求和复振幅,得到四种允许结果各有四分之一概率,错误奇偶性的概率为零。各站单独的结果仍然均衡。确定的是乘积,而非可在本地预知的单光子结果,更不是能操纵的远程消息。
有限计数替代理想保证
真实记录包括错误奇偶性、漂移与不确定度。自己的穷举还表明,若四种情境均匀选择,局域指令最多平均满足其中三种。等价地,带符号关联和的上界为二,而这里的理想量子态给出四。这是独立有限得分计算,不是对历史数据的拟合。
在明确声明的白噪声教学模型中,理想 GHZ 态占百分之六十时,各目标奇偶性成功率为百分之八十,关联和为 2.4。这个数字本身没有给出实验显著性。试次定义、设置独立性、停止规则与实际各结果计数,才能决定适用的统计检验。
证据阅读:D. M. Greenberger, M. A. Horne and A. Zeilinger (1989), Going Beyond Bell’s Theorem — original contribution made available as arXiv:0712.0921 in 2007J.-W. Pan et al. (2000), Experimental test of quantum nonlocality in three-photon Greenberger–Horne–Zeilinger entanglement, Nature 403, 515–519 — abstract and figure captions
漏掉的事件仍然限制结论
四重符合只保留光源尝试中很小的已探测子集。要对这份筛选记录套用同一个局域模型界限,需要公平采样等抽样假设,或明确计入未探测的试次设计。触发信号本身不会关闭探测漏洞,局域性还需要另行核对时空关系与设置选择。
所选奇偶关联也没有重建三比特密度矩阵的每个元素。链接的双光子 Bell 与单比特层析 Lab 分别说明其他问题,均未复现这套装置。这里的成果是在声明的采集假设下检验多粒子关联,不是无条件光源、完整态表征或完全无漏洞实验。
证据阅读:D. Bouwmeester, J.-W. Pan, M. Daniell, H. Weinfurter and A. Zeilinger (1999), Observation of Three-Photon Greenberger-Horne-Zeilinger Entanglement, PRL 82, 1345–1349J.-W. Pan et al. (2000), Experimental test of quantum nonlocality in three-photon Greenberger–Horne–Zeilinger entanglement, Nature 403, 515–519 — abstract and figure captions