糾纏交換光量子網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗 驗證復數的物理意義

  ICC訊 近日，科技日報記者從濟南量子技術(shù)研究院了解到，該院張強、江揚帆與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士團隊合作，在國際上首次在關(guān)閉了定域性、測量獨立性以及糾纏源獨立性等漏洞的基礎上，利用糾纏交換光量子網(wǎng)絡(luò )對實(shí)數形式的量子力學(xué)進(jìn)行了檢驗，以超過(guò)5.3個(gè)標準差的實(shí)驗精度驗證了量子力學(xué)中復數的必要性。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《物理學(xué)評論快報》上。

  在數學(xué)中，負數的平方根是虛數。虛數與實(shí)數構成復數的概念。該研究院專(zhuān)家向記者介紹，虛數一詞由著(zhù)名數學(xué)家笛卡爾創(chuàng )立，其引入使得數學(xué)成為了處理復雜物理問(wèn)題的一種強大的工具。奧地利理論物理學(xué)家、量子力學(xué)奠基人之一薛定諤將虛數引入波動(dòng)方程，用來(lái)描述粒子的量子行為。盡管波函數是復數形式，但粒子出現的概率是實(shí)數，那么量子物理是否確實(shí)需要復數的參與呢？薛定諤本人似乎傾向于虛數只是一種數學(xué)處理辦法，包括薛定諤在內的一些物理學(xué)家試圖將量子理論實(shí)數化。然而，物理學(xué)作為一門(mén)實(shí)驗學(xué)科，其中的任何推測均需要實(shí)驗結果支撐。

  為了更加嚴謹地檢驗復數的客觀(guān)存在性，濟南量子技術(shù)研究院與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合作的研究團隊嚴格遵守定域條件，在五節點(diǎn)糾纏交換光量子網(wǎng)絡(luò )的基礎上，利用網(wǎng)絡(luò )中的相互獨立的兩個(gè)糾纏源產(chǎn)生獨立糾纏光子對，分別分發(fā)至遠處的三個(gè)參與者進(jìn)行高速隨機的光子測量操作。

  上述實(shí)驗過(guò)程中，參與者不受其他參與者的測量選擇和結果影響，各自獨立地進(jìn)行本地的隨機操作。該實(shí)驗結果以5.3個(gè)標準差的精度超過(guò)了實(shí)數形式的量子力學(xué)預測結果，成功驗證了復數不僅是一個(gè)計算工具，在量子力學(xué)中還具有不可或缺的物理意義這一結論。