现实 = 实数 + 虚数( 二 ) 物理学家通过建构理论来描述

维也纳的物理学家想将这种思路拓展到用于检验“实量子力学” 。在新的设计中，他们设置了涉及两个独立量子源（S和R）的场景，这两个不同的源会发送成对的纠缠粒子给三个不同的人——Alice、Bob、Charlie（A、B、C）。在这里， “纠缠的粒子”意味着这两个粒子是以一种在量子理论（复数和实数共存）允许，但在经典理论中不可能的方式相互关联的。
更具体来说，实验要求源S将两个粒子（如光子）分别发给Alice和Bob 。 Alice在接收到光子后可以对粒子进行测量；源R也做着同样的事情，只是它将两个纠缠光子发送给Bob和Charlie ， Charlie也可以像Alice那样，对接收到的光子进行测量。而收到了两个光子的Bob ，则会执行一种特殊类型的测量。
一个没有虚数的“实量子理论” ，会预测出不同于标准量子物理理论的结果，从而让实验能够区分哪一个理论是正确的。实验的关键就在于找到一种合适的方法来测量Alice、Bob、Charlie的4个光子，而难点就在于要如何以现有的技术实现这一思想实验。

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现在，这篇最初提交到arXiv的论文正式发表在了《自然》杂志上。两个中国研究团队利用先进的仪器和实验设置，证明了如果量子假设都摒弃其虚数部分而只使用实数，那么就会导致不同的预测结果。
其中一个科学家团队利用光子进行了这项实验，他们通过比较Alice、Charlie和Bob在许多测量中得到的结果，发现这些数据只能用含有复数的量子理论来描述。另一组物理学家以同样的概念为基础，用一台量子计算机进行了实验，得出了相同的结论——量子物理学需要复数。这两项实验都将于近期正式发布在《物理评论快报》上。
不过，有物理学家指出，新的结果并没有完全排除所有绕开了虚数的实理论，它仅仅排除了一部分基于实数的量子理论。尽管有这样的声音存在，但许多物理学家认为，新的发现是引人注目的，这些有趣的、发人深省的研究，将为物理学家更好地理解量子理论提供更好的工具。
文：小雨
参考来源：
https://www.icfo.eu/newsroom/news/article/5232
https://www.sciencenews.org/article/quantum-physics-imaginary-numbers-math-reality
https://www.nature.com/articles/s41586-021-04160-4
https://journals.aps.org/prl/accepted/78079Y84Y081c97378657f0692b88fad215208b84
https://journals.aps.org/prl/accepted/0907bY08X531687d3971977071a6d5f742cb036ed
【现实 = 实数 + 虚数】首图来源：szcylu/Pixabay