科学家发现复数在量子力学中具有重要作用 加强复数在物理学中的突出作用

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日期:2021-03-04 17:23:28    来源:科技日报    

记者从中国科学技术大学获悉,该校郭光灿院士团队李传锋、项国勇研究组与波兰华沙大学亚历山大·斯特雷佐夫等人合作,对复数这种量子资源进行深入研究,验证了复数在量子力学中具有重要作用。相关成果3月1日发表于《物理评论快报》和《物理评论A》。

复数是一种数学工具,然而广泛应用于力学、电动力学和光学等物理学相关领域中,使相应理论有了一个优雅简洁的表述。我们把形如z=a+bi(a,b均为实数)的数称为复数,其中a称为实部,b称为虚部,i称为虚数单位。量子力学的诞生给出了波和粒子的统一图景,进一步加强了复数在物理学中的突出作用。

项国勇等人将复数作为一种量子资源,揭示了其在局部量子态区分中有着不可替代的作用,并研究了该种资源的度量方式以及在各种量子操作下的转化问题。他们从理论上完全解决了复数大小的鲁棒性度量问题、单比特量子态在自由操作下的转化问题以及任意纯态在自由操作下的相互转化概率问题。

中国科大团队利用双光子纠缠态,进一步测定并比较了当仅用实数测量基和可使用任意测量基情形下的局部量子态区分的成功概率,成功观察到当使用复数测量基时其成功概率的增加。

该研究成果证明了虚部在量子力学理论中不可或缺。审稿人认为, 量子虚部可以看成是量子相干性的一种更强的形式,该工作可以激发更多的量子力学基本问题和更丰富结构的量子资源理论。 (记者 吴长锋)

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