深圳国际量子研究院李正达课题组在多方量子非定域性研究方面取得重要进展

近日,深圳量子研究院李正达研究员课题组与合作者在多方量子非定域性研究方面取得重要进展。研究团队将 Gisin两体非局域性定理推广至任意多体系统,首次在多拷贝网络框架下,证明了所有多体纯态的全局真正纠缠与全局真正非定域性完全等价,并提出了具有鲁棒性的实验验证方案。在实验上,研究团队在传统 Svetlichny 不等式无法判定量子非定域性的参数区间内,成功验证了三体纠缠体系的全局真正量子非定域性。相关研究工作以“Testing Genuine Multipartite Nonlocality via an Inflated Network with Multicopy Entangled States”为题于2026年6月5日发表在国际学术期刊Physical Review Letters上。

量子纠缠、量子导引与量子非定域性是量子关联的三类核心表现形式,三者之间具有严格的层级结构,一般而言,量子非定域性必然蕴含导引,量子导引必然蕴含纠缠,而逆蕴含关系并不普遍成立。1991 年,Gisin 证明了两体量子系统中任意纯纠缠态均呈现量子非定域性。该定理作为量子关联研究的里程碑成果,揭示了两体纯态下纠缠与非定域性的等价性。然而,将 Gisin 定理推广至一般多体量子系统,长期以来是量子信息科学中一个悬而未决的重要问题,在一定程度上制约了大规模量子网络理论体系的发展与完善。

深圳国际量子研究院李正达课题组在多方量子非定域性研究方面取得重要进展
图1:非对称的两拷贝五方量子网络

本研究团队构建了基于多拷贝纠缠态的膨胀网络,严格将 Gisin 定理推广至任意多体量子系统。该工作首次在多拷贝框架下证明,所有多体纯态的全局真正纠缠、全局量子导引与全局真正非定域性彼此完全等价,由此解决了这一长期悬而未决的基础科学问题。

深圳国际量子研究院李正达课题组在多方量子非定域性研究方面取得重要进展
图2:实验装置图

实验上,研究团队基于光量子网络平台,通过光子的偏振与路径自由度联合编码,成功制备了 GHZ 类态和 W 类态这两类典型的三体纠缠态,并在传统 Svetlichny 不等式无法判定量子非定域性的参数区域内,验证了这两类态的全局真正量子非定域性。

该工作通过利用网络分布的多拷贝量子态和多样化网络拓扑,为探索多体全局真正非定域性开辟了新途径,并为构建大规模、高安全性的量子通信网络以及开发下一代量子安全技术提供了坚实的理论基础。

深圳国际量子研究院为论文第一完成单位。深圳国际量子研究院与南方科技大学联合培养博士生张倩茜、西南交通大学罗明星教授为论文共同第一作者。该论文的通讯作者为南开大学毛亚丽教授、西南交通大学杨雪副教授、深圳国际量子研究院李正达研究员。主要合作者还包括首都师范大学费少明教授。该研究工作得到了合肥国家实验室、国家自然科学基金委、广东省科技厅、深圳市科创委、天津市科技局等单位的大力支持。