Tests der multimodalen quanten nichtlokalität mit Homodyne-Messungen

Wir untersuchen die Verletzung des lokalen Realismus in Bell-Tests, die Homodyne-Messungen an multimodalen kontinuierlichen Variablenzuständen umfassen. Durch die geeignete Gruppierung der Messergebnisse beweisen wir, dass die Mermin-Klyshko-Ungleichung um einen Betrag verletzt werden kann, der exponentiell mit der Anzahl der Modi wächst. Darüber hinaus kann die maximale Verletzung, die durch die Quantenmechanik erlaubt ist, für beliebig viele Modi erreicht werden, wobei jedoch ein quantenmechanischer Zustand erforderlich ist, dessen Erzeugung kaum praktikabel ist. Interessanterweise gilt diese exponentielle Zunahme der Verletzung sogar für einfachere Zustände, wie multipartite GHZ-Zustände. Der resultierende Vorteil der Verwendung von mehr Modi zeigt sich als signifikant in praktischen multipartiten Bell-Tests, indem die Zunahme der Robustheit gegenüber Rauschen mit der Anzahl der Modi analysiert wird. Angesichts der hohen Effizienz, die mit der Homodyne-Detektion erreichbar ist, eröffnen unsere Ergebnisse somit einen möglichen Weg zu praktikablen, loophole-freien Bell-Tests, die robust gegenüber experimentellen Imperfektionen sind. Wir geben ein explizites Beispiel eines Dreimoden-Zustands (eine Überlagerung kohärenter Zustände), das zu einer erheblich hohen Verletzung der Mermin-Klyshko-Ungleichung (etwa 10 %) mit Homodyne-Messungen führt.