復數在量子理論中是必要的嗎？中國科大首次實驗排除實數形式的標準量子力學

中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽、朱曉波等和西班牙塞維利亞大學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，確立了復數的客觀實在性。

標準量子理論是用復值薛定諤方程、波函數、算子和希爾伯特空間制定的。以前的研究工作試圖通過利用擴大的希爾伯特空間來模擬只用實數的量子系統。但這引出了一個基本問題——在量子理論的標準形式主義中，復數真的是必要的嗎？

用于執行量子游戲的量子電路

為了回答這個問題，潘建偉團隊開發了一個量子游戲，通過揭示高保真多量子實驗和只使用實數量子理論的玩家之間的矛盾，來區分標準量子理論與實數模擬。在這里，利用超導量子比特，潘建偉團隊忠實地實現了基于確定性糾纏互換的量子游戲，保真度達到了最先進的0.952。實驗結果以43個標準差違反了7.66的實數約束。我們的結果推翻了實數的表述，確立了復數在標準量子理論中不可缺少的作用。

相關研究成果近日以“編輯推薦”的形式發表在《物理學評論快報》上，題為“Ruling Out Real-Valued Standard Formalism of Quantum Theory”。美國物理學會Physics網站和《自然》雜志分別邀請國際專家撰寫了相關Viewpoint和News & Views評論文章。

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論文原文

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.040403

標簽： 量子力學 中科大