量子力学自诞生之日起,就伴随着质疑与争论。以爱因斯坦为代表的一众科学家坚信局域实在论,认为量子力学只是对客观世界的一种不完备的描述,而以玻尔为代表的另一方则认为量子力学就是对客观世界的真实描述。双方展开了接近三十年的争论,直到1964年约翰贝尔提出了著名的贝尔不等式,使得这场旷日持久的争论第一次能够通过实验的手段来进行验证。贝尔的理论指出,根据量子力学预测得出的一些现象并不能通过局域实在论来解释。贝尔不等式的违背恰好体现出了量子力学与局域实在论之间的冲突。在以往的贝尔不等式实验中,实验结果均支持量子力学对客观世界的描述,但是又由于现实实验与理想模型之间的区别,需要引入不同假设才能保证结果的有效性,这些假设的存在会引入一些漏洞,使得局域实在论也可以解释实验中的现象,因此,要想进一步验证量子力学的完备性,实现无漏洞的贝尔不等式检验就显得尤为重要。本文介绍的主要工作之一就是,我们在同时关闭了局域性漏洞和探测效率漏洞的前提下,利用星光光源的随机性来选择测量基矢,从而首次在实验开始前11年内排除定域隐变量对实验的影响,验证了量子非定域性的成立。另一个工作是,在无漏洞贝尔不等式检验的实验基础上,我们还首次实现了器件无关的量子随机性扩展实验,在无需信任器件内部工作状态的前提下,我们将较短的随机序列扩展为较长的随机序列,从而实现了随机序列的净增长。在整个实验过程中,我们耗时12.5个小时,消耗随机数4.39 × 108比特,生成随机数5.47 × 108比特,最终实现了 1.08 × 108比特的随机扩展。根据量子概率估计理论,我们的实验方案可以抵御量子攻击,从而提供了最高安全级别的随机性资源,这不仅加深了我们对随机性的理解,还为将器件无关量子随机数带入实际应用场景奠定了坚实的基础。