国际首次！我国科学家用严谨实验证明了复数在量子力学中“不可或缺”

CTOnews.com 10 月 9 日消息，济南量子技术研究院张强、江扬帆与中国科学技术大学潘建伟院士团队合作，用严谨实验证明了复数在量子力学中"不可或缺"，系国际首次。相关研究成果发表在国际权威学术期刊《物理学评论快报》上。

科研团队在关闭定域性、测量独立性以及纠缠源独立性等漏洞基础上，利用纠缠交换光量子网络对实数形式的量子力学进行了检验，从而以超过 5.3 个标准差的实验精度验证了量子力学中复数的必要性。

CTOnews.com了解到，量子是现象的最小离散单位。例如，光量子是光子，电量子是电子。Quantum 一词来自拉丁语，意思是"数量"或"多少？" 代表"相当数量的某物质"。意指如果某件事是可以量化的，那么它就可以被测量。

复数主要由虚数和实数构成。虚数一词由著名数学家笛卡尔创立，后来奥地利理论物理学家、量子力学奠基人之一薛定谔将虚数引入波动方程，用来描述粒子的量子行为。

尽管波函数是复数形式，但粒子出现的概率都是实数，而且薛定谔本人也倾向于虚数只是一种数学处理办法，包括他在内的一些物理学家们虽然一直试图将量子理论实数化，但却一直缺乏实验结果的支撑，因此此次获得的合科研成果对于国际量子力学的研究具有重要意义。

实际上，这并非两大研究员首次合作，早在 2019 年 9 月 5 日，济南量子技术研究院王向斌教授、张强教授、刘洋研究员就已经与中国科学技术大学潘建伟教授小组等人合作在 300 公里真实环境的光纤中实现了双场量子密钥分发实验。这项成果不仅完整实现了 300 公里的双场量子密钥分发，也验证了 700 公里以上光纤远距离量子密钥分发的可行性，成为新一代远距离城际量子密钥分发的基础。