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中國科大等首次實(shí)現(xiàn)基于遙遠(yuǎn)星光的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生

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中國科大等首次實(shí)現(xiàn)基于遙遠(yuǎn)星光的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生

摘要: 　　近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉及其同事張強(qiáng)、范靖云等與清華大學(xué)、中國科學(xué)院國家天文臺、中國極地學(xué)習(xí)中心學(xué)習(xí)組合作，在國際上首次實(shí)現(xiàn)基于探測遙遠(yuǎn)星光的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器，并提出運(yùn)用該隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器實(shí)現(xiàn)無漏 ...

　　近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉及其同事張強(qiáng)、范靖云等與清華大學(xué)、中國科學(xué)院國家天文臺、中國極地學(xué)習(xí)中心學(xué)習(xí)組合作，在國際上首次實(shí)現(xiàn)基于探測遙遠(yuǎn)星光的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器，并提出運(yùn)用該隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器實(shí)現(xiàn)無漏洞貝爾不等式實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的可行性方案。此項(xiàng)學(xué)習(xí)成果近日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊物理評論快報(bào)上[Phys. Rev. Lett. 118， 140402(2017)]。
　　隨機(jī)性是自然界最基本的性質(zhì)之一，在科學(xué)學(xué)習(xí)和現(xiàn)實(shí)生活如藥物設(shè)計(jì)和信息加密等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。相對于現(xiàn)有的隨機(jī)數(shù)都產(chǎn)生于我們身邊的物理設(shè)施，潘建偉團(tuán)隊(duì)基于星光從遙遠(yuǎn)天體到達(dá)地球時間的隨機(jī)性，系統(tǒng)學(xué)習(xí)了利用距地從數(shù)百到數(shù)億光年不同天體的星光實(shí)現(xiàn)高速生成隨機(jī)數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所有隨機(jī)數(shù)都通過了隨機(jī)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。因?yàn)殡S機(jī)性產(chǎn)生于遙遠(yuǎn)星體，星光隨機(jī)數(shù)對于基礎(chǔ)物理學(xué)習(xí)有著極為重要的意義，特別是對于定域?qū)嵲谛缘臋z驗(yàn)。
　　定域性和實(shí)在性是經(jīng)典物理學(xué)的兩個重要理論基礎(chǔ)。定域性指類空間隔的兩個物理事件相對獨(dú)立，實(shí)在性指物理系統(tǒng)的屬性和物理測量過程相對獨(dú)立。經(jīng)典物理學(xué)定域?qū)嵲谛院土孔恿W(xué)非定域關(guān)聯(lián)特性相違背。因而對于定域?qū)嵲谛缘膶?shí)驗(yàn)檢驗(yàn)不僅是物理學(xué)，也是人類認(rèn)知的一個根本問題。美國物理學(xué)家貝爾自上世紀(jì)60年代起，提出一個定域?qū)嵲谛詫?shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的可行性方案（即貝爾不等式檢驗(yàn)）。雖然過去大量物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果都無一例外地支持量子力學(xué)，但是所有實(shí)驗(yàn)都存在著漏洞。經(jīng)典物理學(xué)家利用這些漏洞，根據(jù)經(jīng)典定域?qū)嵲谛岳碚摽梢酝耆忉寣?shí)驗(yàn)結(jié)果。因此，實(shí)現(xiàn)無漏洞貝爾不等式的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)一直是國際上競爭最為激烈的挑戰(zhàn)之一。
　　近年來，國際物理學(xué)界在貝爾不等式實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)上取得了重大進(jìn)展。國際上四個不同團(tuán)隊(duì)先后完成了沒有探測效率漏洞和沒有定域性漏洞的貝爾不等式實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。然而，對于極具挑戰(zhàn)性的自由意志漏洞（也稱隨機(jī)性漏洞）仍然沒有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。針對這一問題，潘建偉團(tuán)隊(duì)利用星光隨機(jī)性產(chǎn)生于遙遠(yuǎn)星體這一特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并論證了在無漏洞貝爾不等式實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)中運(yùn)用星光隨機(jī)數(shù)實(shí)現(xiàn)物理測量的自由選擇，從而可以自實(shí)驗(yàn)前數(shù)億年（108）或更早關(guān)閉自由意志漏洞和否定經(jīng)典定域?qū)嵲谛岳碚�。因�(yàn)榉桨赶鄬τ诂F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)結(jié)果（10-3毫秒）有大幅提高并切實(shí)可行，該工作被物理評論快報(bào)審稿人給予高度認(rèn)可，評論為“這些結(jié)果令人欽佩，并且對該學(xué)習(xí)領(lǐng)域有重要貢獻(xiàn)”，“實(shí)驗(yàn)結(jié)果是重要的，同時學(xué)習(xí)方法具有創(chuàng)新性”。
　　該學(xué)習(xí)工作得到了中科院、科技部“973”項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、教育部和國家天文臺的支持。

中國科大等首次實(shí)現(xiàn)基于遙遠(yuǎn)星光的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生  |  責(zé)任編輯：蟲子
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