記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)李傳鋒、項(xiàng)國(guó)勇研究組與波蘭華沙大學(xué)亞歷山大·斯特雷佐夫等人合作，對(duì)復(fù)數(shù)這種量子資源進(jìn)行深入研究，驗(yàn)證了復(fù)數(shù)在量子力學(xué)中具有重要作用。相關(guān)成果3月1日發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》和《物理評(píng)論A》。
復(fù)數(shù)是一種數(shù)學(xué)工具，然而廣泛應(yīng)用于力學(xué)、電動(dòng)力學(xué)和光學(xué)等物理學(xué)相關(guān)領(lǐng)域中，使相應(yīng)理論有了一個(gè)優(yōu)雅簡(jiǎn)潔的表述。我們把形如z=a+bi(a,b均為實(shí)數(shù))的數(shù)稱為復(fù)數(shù)，其中a稱為實(shí)部，b稱為虛部，i稱為虛數(shù)單位。量子力學(xué)的誕生給出了波和粒子的統(tǒng)一圖景，進(jìn)一步加強(qiáng)了復(fù)數(shù)在物理學(xué)中的突出作用。
項(xiàng)國(guó)勇等人將復(fù)數(shù)作為一種量子資源，揭示了其在局部量子態(tài)區(qū)分中有著不可替代的作用，并研究了該種資源的度量方式以及在各種量子操作下的轉(zhuǎn)化問(wèn)題。他們從理論上完全解決了復(fù)數(shù)大小的魯棒性度量問(wèn)題、單比特量子態(tài)在自由操作下的轉(zhuǎn)化問(wèn)題以及任意純態(tài)在自由操作下的相互轉(zhuǎn)化概率問(wèn)題。
中國(guó)科大團(tuán)隊(duì)利用雙光子糾纏態(tài)，進(jìn)一步測(cè)定并比較了當(dāng)僅用實(shí)數(shù)測(cè)量基和可使用任意測(cè)量基情形下的局部量子態(tài)區(qū)分的成功概率，成功觀察到當(dāng)使用復(fù)數(shù)測(cè)量基時(shí)其成功概率的增加。
該研究成果證明了虛部在量子力學(xué)理論中不可或缺。審稿人認(rèn)為， 量子虛部可以看成是量子相干性的一種更強(qiáng)的形式，該工作可以激發(fā)更多的量子力學(xué)基本問(wèn)題和更豐富結(jié)構(gòu)的量子資源理論。 (記者 吳長(zhǎng)鋒)
關(guān)鍵詞： 復(fù)數(shù) 量子力學(xué)
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