量子互文性研究新進(jìn)展：錫根大學(xué)許振朋、南開教授陳景靈成功證明最簡 KS 定理

6 月 11 日消息，最近德國錫根大學(xué)許振朋博士與 Gühne 教授以及南開大學(xué)陳景靈教授成功地證明了關(guān)于最簡 Kochen-Specker （KS）定理的猜測，相關(guān)論文 “Proof of the Peres Conjecture for Contextuality” 2020 年 6 月已被國際著名學(xué)術(shù)刊物 Physical Review Letters 在線發(fā)表。

一般地，在經(jīng)典邏輯中任何可能的問題在提出之前都有確定答案。然而，在量子物理中卻并非如此。1967 年 Kochen 和 Specker 發(fā)現(xiàn)了一個著名的結(jié)果： 如果假定物理系統(tǒng)上所有可能的測量都有確定的結(jié)果，則將導(dǎo)致矛盾。即，并非所有可以被提出的問題都有確定的答案。這種非經(jīng)典的性質(zhì)被稱為量子互文性，該著名結(jié)果被稱為 KS 定理。那么，人們至少需要多少個測量去展示這一效果呢？Adan Cabello 及其合作者在 1996 年發(fā)現(xiàn)了一組只有 18 個測量的集合，這是目前已知的對 Kochen-Specker 結(jié)果的最簡證明。隨后 Asher Peres 猜測這組測量是最簡的。在過去的 24 年中，很多學(xué)者們嘗試從不同方向進(jìn)行證明，但是都未能成功。

借助圖論，德國和南開團(tuán)隊證明 Kochen-Specker 結(jié)果的確至少需要 18 個測量。所以 Cabello 及其合作者的結(jié)果被證明為最優(yōu)的。廣泛地看，這篇工作的成果可以刻畫非經(jīng)典測量的最小集合以及研究它們在信息處理中的優(yōu)勢。

該論文第一作者是許振朋，2013 年至 2018 年于南開大學(xué)陳省身數(shù)學(xué)所理論物理室攻讀博士學(xué)位，目前在德國洪堡基金會支持下做博士后，已發(fā)表 3 篇 Physical Review Letters。陳景靈為南開大學(xué)教授，已發(fā)表 7 篇 Physical Review Letters 及 1 篇 Nature Communications。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委的支持。