中國科大首次實(shí)驗(yàn)排除實(shí)數(shù)形式的標(biāo)準(zhǔn)量子力學(xué)

1月30日消息(余予)物理學(xué)家使用數(shù)學(xué)來描述自然規(guī)律。在經(jīng)典物理學(xué)中,人們只用實(shí)數(shù)就可以寫出所有定律,而復(fù)數(shù)僅僅作為一個方便的計(jì)算工具被主觀引入。而隨著量子力學(xué)誕生,復(fù)數(shù)逐漸表現(xiàn)出某種直覺上的不可排除性:理論上,作為量子力學(xué)基石的薛定諤方程和海森堡對易關(guān)系其本身就是依賴于復(fù)數(shù)寫出的;實(shí)驗(yàn)上,人們直接測量到了波函數(shù)的實(shí)部與虛部。

這說明復(fù)數(shù)可能不是一個主觀引入的計(jì)算符號,而是可以實(shí)驗(yàn)檢測的物理實(shí)在。而量子物理是否確實(shí)必須使用復(fù)數(shù),是一個長期的基礎(chǔ)性問題。

此前,奧地利、西班牙和瑞士等國家組成的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)提出一種利用確定性糾纏交換驗(yàn)證復(fù)數(shù)必要性的貝爾不等式類型的檢驗(yàn)方法。這種方法遵守實(shí)數(shù)形式量子物理的參與者不能獲得標(biāo)準(zhǔn)量子理論中允許的界限,從而排除以實(shí)數(shù)形式描述標(biāo)準(zhǔn)量子力學(xué)的可能性。

近日,來自中國科大消息顯示,中國科大潘建偉、陸朝陽、朱曉波等和西班牙塞維利亞大學(xué)Cabello教授合作,利用超高精度超導(dǎo)量子線路實(shí)現(xiàn)確定性糾纏交換,在世界上首次完成了該實(shí)驗(yàn)。在這個理論框架下,實(shí)數(shù)形式的界限為7.66,而實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果為8.09,超過判據(jù)43個標(biāo)準(zhǔn)差。實(shí)驗(yàn)精度證明了實(shí)數(shù)無法完整描述標(biāo)準(zhǔn)量子力學(xué),確立了復(fù)數(shù)的客觀實(shí)在性。

圖:實(shí)驗(yàn)結(jié)果

相關(guān)研究成果近日以“編輯推薦”的形式發(fā)表在《物理學(xué)評論快報(bào)》上。美國物理學(xué)會Physics網(wǎng)站和《自然》雜志分別邀請國際專家撰寫了相關(guān)Viewpoint和News & Views評論文章。該論文的第一作者為陳明城、王粲和劉豐銘。該研究得到了自然科學(xué)基金委、中科院、科技部、教育部、安徽省等的支持。

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2022-01-30
中國科大首次實(shí)驗(yàn)排除實(shí)數(shù)形式的標(biāo)準(zhǔn)量子力學(xué)
中國科大首次實(shí)驗(yàn)排除實(shí)數(shù)形式的標(biāo)準(zhǔn)量子力學(xué),C114訊 1月30日消息(余予)物理學(xué)家使用數(shù)學(xué)來描述自然規(guī)律。在經(jīng)典物理學(xué)中,人們只用實(shí)數(shù)就可以

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