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中國科大等首次實現(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，并提出運用該隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器實現(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，并提出運用該隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器實現(xiàn)無漏洞貝爾不等式實驗檢驗的可行性方案。此項學(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)實生活如藥物設(shè)計和信息加密等領(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現(xiàn)高速生成隨機(jī)數(shù)。實驗結(jié)果表明，所有隨機(jī)數(shù)都通過了隨機(jī)統(tǒng)計檢驗。因為隨機(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。
　　定域性和實在性是經(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立，實在性指物理系統(tǒng)的屬性和物理測量過程相對獨立。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)嵲谛缘膶嶒灆z驗不僅是物理學(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)嵲谛詫嶒灆z驗的可行性方案（即貝爾不等式檢驗）。雖然過去大量物理實驗結(jié)果都無一例外地支持量子力學(xué)，但是所有實驗都存在著漏洞。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忉寣嶒灲Y(jié)果。因此，實現(xiàn)無漏洞貝爾不等式的實驗檢驗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)界在貝爾不等式實驗檢驗上取得了重大進(jìn)展。國際上四個不同團(tuán)隊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驗檢驗。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）仍然沒有實質(zhì)性進(jìn)展。針對這一問題，潘建偉團(tuán)隊利用星光隨機(jī)性產(chǎn)生于遙遠(yuǎn)星體這一特點，設(shè)計并論證了在無漏洞貝爾不等式實驗檢驗中運用星光隨機(jī)數(shù)實現(xiàn)物理測量的自由選擇，從而可以自實驗前數(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�。因為方案相對于現(xiàn)有實驗結(jié)果（10-3毫秒）有大幅提高并切實可行，該工作被物理評論快報審稿人給予高度認(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)”，“實驗結(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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