梦晨 发自 凹非寺 量子位 | 公众号 QbitAI 量子力学又成了热点，这次不是量子计算也不是量子加密通讯，而是一个基础理论问题。 相关问题一度登上知乎热榜第二。 事情是这样的。 量子力学很多方程中都用到了虚数 ，但这让物理学家们感到困惑。 毕竟现实世界中能测量出的值都是实数的，比如一个物体的质量或速度，量子力学中的概率和期望也不例外。 就连薛定谔 自己，在最初推导波动方程时候都尝试过避免用到虚数i。 他确实一度做到了，但不久又放弃了，因为引入虚数后计算上简单很多。 之后很长时间里，虚数在量子力学中都被视为一种方便的辅助工具，但到底是不是必要的还存疑。 这个问题现在有了答案。 中科大潘建伟 团队&南科大范靖云 团队分别独立通过实验验证了虚数的必要性。 仅用实数不能描述标准量子力学的实验结果。 两项实验结果分别超过实数理论界限43个标准差和4.7个标准差，都能有力支撑这一结论。 两篇论文同天发表在物理顶刊物理评论快报 上，双双获得编辑推荐。 中科大论文 南科大学论文用超导量子、光量子分别做出验证 两个团队的实验方法都是对著名的贝尔实验 （Bell Experiment） 做了扩展。 贝尔实验由英国物理学家约翰贝尔 提出（不是发明电话的亚历山大贝尔） 。 在原版贝尔实验中，一对纠缠的量子分别发给两个接收方，通常命名为Alice和Bob。 Alice和Bob分别测量量子的偏振性，然后对比测量结果来判断两个测量结果之间的相关性。 如果按经典物理观点，这个相关性存在一个最大值。 从上世纪70年代开始，多次实验结果都超出了这个最大值，支持了量子力学观点。 后来又有人证明了并不需要引入虚数，仅用实数版量子力学就能描述贝尔实验的结果。 但去年12月发表在Nature上的一篇论文挑战了这个观点。（去年1月提交在arxiv上） 这篇论文中奥地利、西班牙和瑞士等国的研究团队提出一种能验证虚数必要性的扩展版贝尔实验。 新版实验中，一对纠缠量子换成不同源的两对纠缠量子。 一对分别发给Alice和Bob，另一对发给Bob和Charlie，三方对测量结果做交叉对比。 这种情况下，研究团队认为虚数是必要的。 不过这篇论文仅提出了理论，并没有做实验去验证，真的完成这个实验还有一定难度 论文最后也表达了一种期待： 希望不久的将来能出现一个令人信服的实验，去否定实数版量子力学。 现在，令人信服的实验来了，还一次来了两个。 中科大团队使用的自研的超导量子线路 完成了这个实验。 实验结果8.09，超过实数形式7.66的界限43个标准差 （标准差为0.01）。 南科大团队采用了另一种思路，以光量子 方法也完成了这个实验。 完整的贝尔态测量在线性光学系统中被证明是不可能的，因此论文中提出了部分贝尔态测量做替代。 实验结果也超出了实数形式界限4.7个标准差 ，同样支持了标准量子力学不能抛掉虚数的观点。 更严谨的实验已经安排上 虽然超导量子、光量子两条路线的实验都能初步验证虚数的必要性，但还有一些问题需要解决。 早期的贝尔实验中存在几个漏洞（Loopholes） ，包括局部性漏洞 和检测漏洞 。 局部性漏洞 是说如果Alice和Bob离得不够远、测量不够快，以光速传播的未知隐藏信息还有可能影响实验结果。 检测漏洞 则是检测仪器无法检测到全部的量子，不同的抽样也可能对结果有影响。 直到2015年，才由荷兰科学家通过高速随机数生成器、高效探测器等手段第一次完成无漏洞的贝尔实验。 现在的三方扩展版贝尔实验，可能同样面临这些问题。 不过arxiv上已经可以找到中科大潘建伟团队的一篇新论文 ，用更严谨的实验填补了局部性漏洞。 这篇新论文中透露，针对检测漏洞的新实验方案也在计划中 最后介绍一下已在物理评论快报发表的两篇论文的作者团队。 中科大论文共同一作陈明城、王粲和刘丰铭，团队中包括潘建伟、陆朝阳、朱晓波等人。 与西班牙塞维利亚大学的Cabello教授等人合作。 南方科大论文共同一作是李正达，毛亚莉，通讯作者范靖云。 与西班牙光子研究所合作，也是提出新版贝尔实验那篇Nature论文的研究团队。 中科大论文： https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.040403 后续论文： https://arxiv.org/abs/2201.04177 南科大论文： https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.040402 新实验理论基础论文： https://www.nature.com/articles/s41586-021-04160-4 参考资料： [1]http://news.ustc.edu.cn/info/1055/78317.htm [2]http://philsci-archive.pitt.edu/17701/ [3]https://physics.aps.org/articles/v15/7 [4]https://www.sciencenews.org/article/quantum-physics-imaginary-numbers-math-reality — 完 — 量子位 QbitAI · 头条号签约 关注我们，第一时间获知前沿科技动态
首个拥有永生细胞的黑人女性，她的细胞已有5000万吨笔者菲君永生细胞的来历被历史铭记的人应该具备怎样的条件，是暴君医者还是发明家？其实还可以是一位平凡且渺小的人，图中的黑人女性名为亨利埃塔拉克丝（HenriettaLacks）她于1一斤木头拿去烧，剩下的灰不到1两，还有9两物质哪去了？笔者菲君火是物质在燃烧过程中所释放出来的剧烈氧化反应，最直接的能量表达方式则是光和热，在掌握了火的使用方法之后人类才真正开始步入文明，而火除了取暖和驱赶野兽外，最大的用途就是用来煮人类是怎么从猩猩身上惹来艾滋病的？人与兽的关系很单纯艾滋病（HIIV）是一种能够攻击人体免疫系统的病毒，该病毒的可怕之处在于将人体中最重要的CD4T淋巴细胞作为主要攻击目标，使人体丧失免疫功能，最终人体会因为各种原因患上恶性肿瘤，因吃一小勺中子星会怎样？地球可能就这么没了笔者菲君中子星是除了黑洞外密度最大的天体之一，也是恒星演化到后期为数不多的结局之一，据计算，当一颗老年恒星的质量是太阳的8到30倍时，它就有可能会成为一颗中子星，而质量小于太阳8倍盯着木星的大眼睛看，会有一种毛骨悚然的感觉笔者菲君木星太阳系中排名第一的霸道行星，它的质量是如此地惊人，以至于将其余7大行星的质量加在一起也不及它的五分之一，当人们在脑海里回想起木星的形象时，人们最初想到的可能是木星上的大8种外表美丽却有毒的的生物，第一种碰一下就能致命笔者菲君箭毒蛙箭毒蛙又名箭雨蛙，作为世界上毒性最大的两栖动物之一，它们通常生活在哥伦比亚的雨林中，和大多数有毒生物一样，箭雨蛙拥有着一身艳丽的颜色，主要以黄色绿色红色以及橙色为主。人死后还能用指纹解锁手机吗？这个问题现在有答案了就好比世界上没有两片一模一样的雪花，这个世界上也没有两个完全一样的指纹，多的指纹的这一特殊性，指纹可以用来鉴定每个人的身份，成为重要的证物，而在现实生活中，人类对于指纹最广泛的应用宽足袋鼩连续交配14个小时而死，科学家非常聪明的做法笔者菲君自然界中的生物每天都上演着吃与被吃的生死争斗，动物稍有不慎就有可能成为敌人的盘中餐，尤其是处于交配期间的生物，生命最容易受到威胁。因此动物们都会选择在最合适的时机进行交配或鲸鱼肚子里发现40公斤塑料垃圾，人类终要为自己的恶果买单笔者菲君一鲸落万物生，鲸落是鲸鱼对大海最后的馈赠了，但不是所有鲸鱼在死亡后都能沉归大海的，一些在浅滩搁浅的鲸鱼就没那么幸运了，它们的尸体还会成为人类的威胁，俗称鲸爆。这是由于鲸鱼胃为了折断一根意大利面，诺贝尔得主折腾一个晚上笔者菲君意大利面又称意大利粉，是西餐主食最接近中国人饮食的面食，说起意大利面的起源，它本源于古罗马，后来又由马可波罗从中国经由西西里岛传遍了整个欧洲。原始的意大利面采用的是硬质最高人类为什么不把垃圾送到太阳去焚烧？没你想的那么简单笔者菲君全世界每年产生450亿吨垃圾，该数值是一个世纪前的十倍以上，且每年都在不断地增长，我国是一个人口大国，但同时也是一个垃圾产量大国，过去的数据显示，仅在2000年我国的垃圾年