潘建偉是國(guó)內(nèi)有名的科學(xué)家，是國(guó)內(nèi)量子科技的領(lǐng)軍人物。近日中科大發(fā)布消息稱潘建偉、陸朝陽(yáng)、朱曉波等與西班牙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，以超過43個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的實(shí)驗(yàn)精度證明了實(shí)數(shù)無(wú)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。

暈，頭有點(diǎn)大。字都認(rèn)識(shí)，可連在一塊說(shuō)的是個(gè)啥？

說(shuō)起來(lái)也簡(jiǎn)單，那就是：必須有復(fù)數(shù)的參與才能完整地描述量子力學(xué)，只用實(shí)數(shù)無(wú)法完整地描述量子力學(xué)。

這不是廢話嗎！哪怕是剛學(xué)過量子力學(xué)的人也知道量子力學(xué)離不開復(fù)數(shù)，大名鼎鼎的薛定諤方程中的第一個(gè)字母就是復(fù)數(shù)中的i。

先不要急。靜下心來(lái)想一想，經(jīng)典物理學(xué)中也能涉及到復(fù)數(shù)，不過復(fù)數(shù)在經(jīng)典物理學(xué)中只是一個(gè)計(jì)算工具，只用實(shí)數(shù)就可以將經(jīng)典物理學(xué)中所有的物理規(guī)律表示出來(lái)。這樣自然就會(huì)引申出一個(gè)問題：量子力學(xué)是否也能做到不需要復(fù)數(shù)？好像很難，像薛定諤方程、對(duì)易關(guān)系等等非常基礎(chǔ)性的東西必須涉及到復(fù)數(shù)。量子力學(xué)是否必須使用復(fù)數(shù)這是量子力學(xué)的一個(gè)基礎(chǔ)性問題。如果必須用到復(fù)數(shù)，現(xiàn)在的量子力學(xué)就能夠繼續(xù)使用；如果沒必要必須使用復(fù)數(shù)，物理學(xué)家們就會(huì)尋找量子力學(xué)的新的表述。這個(gè)問題就像貝爾不等式是否成立那樣，有可能使量子力學(xué)發(fā)生翻天覆地的變化。

物理學(xué)中不能憑感覺，物理學(xué)中沒有天經(jīng)地義，物理學(xué)要用實(shí)驗(yàn)說(shuō)話。墨子號(hào)衛(wèi)星上天后，潘建偉的團(tuán)隊(duì)就曾做過千公里級(jí)量子糾纏分發(fā)檢驗(yàn)貝爾不等式是否成立的實(shí)驗(yàn)，回答量子力學(xué)是不是離不開復(fù)數(shù)也需要做實(shí)驗(yàn)。之前，有來(lái)自?shī)W地利、西班牙、瑞士等國(guó)家的科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)提出過一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，利用確定性糾纏交換方案去驗(yàn)證量子力學(xué)中是否必須使用復(fù)數(shù)。潘建偉的團(tuán)隊(duì)基于自主設(shè)計(jì)研發(fā)的超導(dǎo)量子線路和高精度量子操控技術(shù)在國(guó)際上首次完成的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示只用實(shí)數(shù)無(wú)法描述量子力學(xué)的全部，量子力學(xué)必須使用復(fù)數(shù)。

得益于潘建偉的團(tuán)隊(duì)在量子技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)，團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一個(gè)量子游戲，可以根據(jù)游戲給不同玩家的約束確定復(fù)數(shù)在量子力學(xué)中是否必須。如果量子力學(xué)可以不使用復(fù)數(shù)，那么實(shí)驗(yàn)結(jié)果不會(huì)超過7.66的實(shí)數(shù)形式界限。而實(shí)驗(yàn)的結(jié)果為8.09，比7.66超出多達(dá)43個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，這意味著量子力學(xué)中必須使用復(fù)數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果以編輯推薦的形式發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。

和之前檢驗(yàn)貝爾不等式是否成立的實(shí)驗(yàn)一樣，實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有使量子力學(xué)大廈發(fā)生晃動(dòng)，但畢竟也是關(guān)系量子力學(xué)大廈根基性問題的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)是很有意義的。另外，更加深層次的意義就是確立了復(fù)數(shù)的客觀實(shí)在性。復(fù)數(shù)客觀實(shí)在性的確立有可能在數(shù)學(xué)、物理方面產(chǎn)生巨大的影響，那些在虛數(shù)計(jì)算中存在的世界有可能真的會(huì)被實(shí)驗(yàn)探測(cè)到。新的世界、甚至新的宇宙或許正等著被科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)。