潘建偉確立了複數的客觀實在性,說的是個啥?
潘建偉是國內有名的科學家,是國內量子科技的領軍人物。近日中科大發布消息稱潘建偉、陸朝陽、朱曉波等與西班牙Cabello教授合作,利用超高精度超導量子線路實現確定性糾纏交換,以超過43個標準差的實驗精度證明了實數無法完整描述標準量子力學,確立了複數的客觀實在性。
暈,頭有點大。字都認識,可連在一塊說的是個啥?
說起來也簡單,那就是:必須有複數的參與才能完整地描述量子力學,只用實數無法完整地描述量子力學。
這不是廢話嗎!哪怕是剛學過量子力學的人也知道量子力學離不開復數,大名鼎鼎的薛定諤方程中的第一個字母就是複數中的i。
先不要急。靜下心來想一想,經典物理學中也能涉及到複數,不過複數在經典物理學中只是一個計算工具,只用實數就可以將經典物理學中所有的物理規律表示出來。這樣自然就會引申出一個問題:量子力學是否也能做到不需要複數?好像很難,像薛定諤方程、對易關係等等非常基礎性的東西必須涉及到複數。量子力學是否必須使用複數這是量子力學的一個基礎性問題。如果必須用到複數,現在的量子力學就能夠繼續使用;如果沒必要必須使用複數,物理學家們就會尋找量子力學的新的表述。這個問題就像貝爾不等式是否成立那樣,有可能使量子力學發生翻天覆地的變化。
物理學中不能憑感覺,物理學中沒有天經地義,物理學要用實驗說話。墨子號衛星上天后,潘建偉的團隊就曾做過千公里級量子糾纏分發檢驗貝爾不等式是否成立的實驗,回答量子力學是不是離不開復數也需要做實驗。之前,有來自奧地利、西班牙、瑞士等國家的科學家組成的團隊提出過一個實驗方案,利用確定性糾纏交換方案去驗證量子力學中是否必須使用複數。潘建偉的團隊基於自主設計研發的超導量子線路和高精度量子操控技術在國際上首次完成的實驗。實驗結果顯示只用實數無法描述量子力學的全部,量子力學必須使用複數。
得益於潘建偉的團隊在量子技術方面的優勢,團隊研發出一個量子游戲,可以根據遊戲給不同玩家的約束確定複數在量子力學中是否必須。如果量子力學可以不使用複數,那麼實驗結果不會超過7.66的實數形式界限。而實驗的結果爲8.09,比7.66超出多達43個標準差,這意味着量子力學中必須使用複數。實驗結果以編輯推薦的形式發表在《物理評論快報》上。
和之前檢驗貝爾不等式是否成立的實驗一樣,實驗結果沒有使量子力學大廈發生晃動,但畢竟也是關係量子力學大廈根基性問題的檢驗實驗,實驗是很有意義的。另外,更加深層次的意義就是確立了複數的客觀實在性。複數客觀實在性的確立有可能在數學、物理方面產生巨大的影響,那些在虛數計算中存在的世界有可能真的會被實驗探測到。新的世界、甚至新的宇宙或許正等着被科學家們發現。