量子非局域性是量子信息和量子物理的核心問題之一，是量子通信和量子計算的重要資源。兩體的非局域性（Bell不等式）已經被深入地研究，然而在多體情況下量子非局域性還有很多問題亟待解決。為了驗證多體非局域性，人們提出了多種方法，包括GHZ悖論和Mermin不等式等。其中GHZ悖論由于其“非此即彼”的非統計特性引起了人們極大的興趣。GHZ悖論是構造一系列測量，量子力學和局域隱變量理論對測量結果會做出完全相反的預言，由此就可在實驗上一次性判定量子力學和隱變量理論孰是孰非，而不需要像Bell不等式和Mermin不等式那樣通過大量數據的統計計算進行判斷。然而要進行“非此即彼”的非局域性驗證對糾纏態的保真度要求很高。雖然近年來人們已經能夠制備六光子甚至八光子糾纏態，但是其保真度有限，目前多光子GHZ悖論的實驗檢驗還停留在四光子階段。

　　
李傳鋒、黃運鋒等人一方面提出了多體GHZ悖論的普適構造方法；另一方面在自主研發的“beamlike”型糾纏源基礎上，巧妙設計出“三明治”型糾纏源。這種新型的糾纏源具有更好的對稱性，從而使糾纏光子對的符合效率達到0.29，糾纏度達99%，同時亮度達到每毫瓦泵浦每秒可發射2000對的水平，這些指標超越了此前所有多光子實驗中的報道。由此研究組制備出的六光子GHZ態保真度高達88.4%，創造了世界最高水平。研究組在以上基礎上最終實驗驗證了六光子GHZ型非局域性。
 

　　

　　三明治型糾纏源示意圖

　　
審稿人評價本項工作為多光子實驗的保真度和亮度設立了新標準（“The experiments sets a new standard in terms of fidelity and brightness in multiphoton experiments”）。本成果對量子通訊網絡、量子計算和量子物理基本問題的研究都將帶來極大的促進作用。

　　
論文的第一作者為中科院量子信息重點實驗室博士研究生張超。該工作得到了科技部、國家自然科學基金委、中科院和教育部的資助。