潘建偉是國內(nèi)有名的科學(xué)家，是國內(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、朱曉波等與西班牙Cabello教授合作，利用超高精度超導(dǎo)量子線路實現(xiàn)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(shù)無法完整描述標準量子力學(xué)，確立了復(fù)數(shù)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：必須有復(fù)數(shù)的參與才能完整地描述量子力學(xué)，只用實數(shù)無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字母就是復(fù)數(shù)中的i。

先不要急。靜下心來想一想，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)中只是一個計算工具，只用實數(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。這樣自然就會引申出一個問題：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、對易關(guān)系等等非?；A(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)家們就會尋找量子力學(xué)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(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)要用實驗說話。墨子號衛(wèi)星上天后，潘建偉的團隊就曾做過千公里級量子糾纏分發(fā)檢驗貝爾不等式是否成立的實驗，回答量子力學(xué)是不是離不開復(fù)數(shù)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(xué)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(xué)中是否必須使用復(fù)數(shù)。潘建偉的團隊基于自主設(shè)計研發(fā)的超導(dǎo)量子線路和高精度量子操控技術(shù)在國際上首次完成的實驗。實驗結(jié)果顯示只用實數(shù)無法描述量子力學(xué)的全部，量子力學(xué)必須使用復(fù)數(shù)。

得益于潘建偉的團隊在量子技術(shù)方面的優(yōu)勢，團隊研發(fā)出一個量子游戲，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)，那么實驗結(jié)果不會超過7.66的實數(shù)形式界限。而實驗的結(jié)果為8.09，比7.66超出多達43個標準差，這意味著量子力學(xué)中必須使用復(fù)數(shù)。實驗結(jié)果以編輯推薦的形式發(fā)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(jié)果沒有使量子力學(xué)大廈發(fā)生晃動，但畢竟也是關(guān)系量子力學(xué)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復(fù)數(shù)的客觀實在性。復(fù)數(shù)客觀實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著被科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)。