上海交大麻志浩教授研究团队在量子特征验证研究上取得重要进展

2025年7月10日，上海交通大学数学科学学院麻志浩教授研究团队在物理学顶级期刊《Physical Review Letters》上发表题为“Experimental Characterization of Quantumness Using the Uncertainty Principle, Coherence, and Nonlocality”的论文。该团队由上海交通大学麻志浩教授、西南交通大学罗明星教授、首都师范大学费少明教授及电子科技大学王子竹教授组成。团队首次从理论与实验两方面以统一框架成功验证了量子不确定性原理、量子相干性与量子非定域性，在量子物理基础研究中取得重要突破。

量子力学体系蕴含诸多非经典特性：海森堡不确定性原理限制了对不相容物理量的同时精确测量、量子相干性反映了量子态的叠加能力、量子非定域性体现了遥远粒子之间的强关联。尽管这些量子特性已分别获得广泛实验验证，并在量子计算、量子通信等量子信息技术应用中起到关键的作用，但它们之间的内在联系长期以来缺乏系统性的统一描述。随着量子信息领域快速发展，如何协同理解与利用这些量子资源已成为该研究领域的关键性问题。

研究团队首次提出了一种基于联合概率信息编码的统一理论方法，在不兼容测量对应的概率分布基础上，拓展了熵不确定性关系，并将量子相干性与量子非定域性纳入同一框架中进行定量刻画（图1）。

图1.量子特征验证

团队进一步利用双光子纠缠系统开展实验，运用统一方法验证了三类熵不确定性关系（图2）以及量子相干性与量子贝尔非定域性（图3）,实验结果以很高的精度符合不确定关系的理论预测。

图2.熵不确定关系验证

图3.量子相干性和量子非局域性验证

该研究首次在理论和实验上实现了对三种最重要的量子特征的统一验证，不仅深化了对量子关联本质的理解，也为量子信息处理技术应用提供了新的理论工具和实验依据。

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/p5pd-749f

作者： 数学科学学院 供稿单位： 数学科学学院