国际首次!科学家用严谨实验证明复数在量子力学中“不可或缺”

时间:2022-10-09 20:00:20       来源:搜狐号-IT之家


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IT之家 10 月 9 日消息,济南量子技术研究院张强、江扬帆与中国科学技术大学潘建伟院士团队合作,用严谨实验证明了复数在量子力学中“不可或缺”,系国际首次。相关研究成果发表在国际权威学术期刊《物理学评论快报》上。

科研团队在关闭定域性、测量独立性以及纠缠源独立性等漏洞基础上,利用纠缠交换光量子网络对实数形式的量子力学进行了检验,从而以超过 5.3 个标准差的实验精度验证了量子力学中复数的必要性。

IT之家了解到,量子是现象的最小离散单位。例如,光量子是光子,电量子是电子。Quantum 一词来自拉丁语,意思是“数量”或“多少?” 代表“相当数量的某物质”。意指如果某件事是可以量化的,那么它就可以被测量。

复数主要由虚数和实数构成。虚数一词由著名数学家笛卡尔创立,后来奥地利理论物理学家、量子力学奠基人之一薛定谔将虚数引入波动方程,用来描述粒子的量子行为。

尽管波函数是复数形式,但粒子出现的概率都是实数,而且薛定谔本人也倾向于虚数只是一种数学处理办法,包括他在内的一些物理学家们虽然一直试图将量子理论实数化,但却一直缺乏实验结果的支撑,因此此次获得的合科研成果对于国际量子力学的研究具有重要意义。

实际上,这并非两大研究员首次合作,早在 2019 年 9 月 5 日,济南量子技术研究院王向斌教授、张强教授、刘洋研究员就已经与中国科学技术大学潘建伟教授小组等人合作在 300 公里真实环境的光纤中实现了双场量子密钥分发实验。这项成果不仅完整实现了 300 公里的双场量子密钥分发,也验证了 700 公里以上光纤远距离量子密钥分发的可行性,成为新一代远距离城际量子密钥分发的基础。

关键词: 量子力学 不可或缺