虚数i等于1吗
梦晨 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI
仅用实数无法完整地描述标准量子力学，实验确认复数对于量子物理必不可少。
中科大潘建伟潘建伟、陆朝阳、张强等，与济南量子技术研究院等单位合作的新成果再登顶刊《物理评论快报》。
在很长一段时间里，复数在量子力学中被视为一种方便的辅助工具，但到底是否必要的还存疑。
就连薛定谔本人，在最初推导波函数方程方程时都尝试过避免用到虚数i。
他一度做到了，但不久之后又放弃，因为引入复数后计算上简单很多。
今年初，潘建伟团队用超导量子方法完成了验证复数的必要性的第一个实验，轰动一时。
但当时的试验还存在一些漏洞（Loopholes），在定域、测量独立性、纠缠源独立性等方面存在问题。
这一次，团队改用光量子方法设计更严格的实验改善这些问题，以5.3个标准差超过了实数形式的量子力学预测结果。
这一成果引起物理学界广泛兴趣，美国物理学会也专门撰文介绍这一工作。
扩展版贝尔实验的原理
首先来看实验原理，潘建伟团队的两次实验都是对著名的贝尔实验的扩展。
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复数，仅用实数版量子力学就能描述贝尔实验的结果。
△约翰贝尔（不是发明电话的亚历山大贝尔）
直到2021年1月，奥地利、西班牙和瑞士等国的研究团队提出验证复数必要性的扩展版实验。
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，这种情况下仅靠实数无法完整描述实验结果。
不过当时这篇论文仅提出了扩展版贝尔实验的设计思路，还需要有人来对它进行验证。
更严格的实验堵上漏洞
一年后，中科大潘建伟团队&南科大范靖云团队分别独立完成实验验证，两篇论文同天发表在物理评论快报上并双双获得编辑推荐。
但当时，这两项实验都还分别存在一些原版贝尔实验就有的漏洞。
其中，中科大实验利用同一个超导量子芯片上的四个量子比特，距离上不满足类空间隔（Spacelike Interval）的要求。
简单来说也就是距离相隔不够远，不能排除以光速传播的隐藏信息干扰试验结果的可能性。
为了解决这些漏洞，团队又进行了第二次实验验证。
在最新实验中，研究团队选取了5个地点，两个地点至少相隔89米，设置了满足类空间隔的纠缠交换光量子网络。
这样一来，即便存在未知的信息传递机制，但只要不比光速还快就无法干扰到实验结果，也就是堵上了局部性漏洞。
据中科大量子物理与量子信息研究部介绍，实验用网络中的两个独立源各自独立产生纠缠光子对，分发给远处的三个参与者进行高速随机的光子测量操作。
实验过程中，参与者不受其他参与者的测量选择和结果影响，各自独立地进行本地的随机操作，以堵上独立性漏洞。
不过论文中也提到，堵上独立性漏洞是建立在“隐藏变量与状态一同创建”的假设前提下。
不可能堵上所有漏洞，因为这些粒子的相关性可能自宇宙诞生以来就存在。
最初设计这项实验的西班牙光子科学研究所研究员Marc-Olivier Renou认为，虽然独立性漏洞永远不可能完全堵上，但是未来可以量化堵上了多少。
最后，上一次超导量子实验中堵上的检测漏洞，在光量子实验中再次出现。
因为当前设备下不能保证所有光子都被测量，不同的抽样也可能对结果有影响。
对于这个问题，陆朝阳表示希望接下来能开发出同时堵住这些漏洞的新方法。
论文地址：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.140401
参考链接：http://quantum.ustc.edu.cn/web/node/1090
https://www.aps.org/publications/apsnews/202211/numbers.cfm— 完 —
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后哗从4216什么数是虚数?试举例说明. -
敖凤拜19867184748 ______ 虚数是指平方是负数的数.例如i的性质 i 的高次方会不断作以下的循环: i^1 = i i^2 = - 1 i^3 = - i i^4 = 1 i^5 = i i^6 = - 1...
后哗从4216虚数i的4次方是等于1吧是不是?i的平方等于负一,它的4次方呢?3次方呢? -
敖凤拜19867184748 ______[答案] i 的2次方是-1,所以(i)^4= ((i)^2)^2,就是-1的2次方,所以是1. 三次方=i^2 * i,所以就是 -i. 其实i的1,2,3,4次方是一个循环——i,-1,-i,1.记住这个循环就可以算出i的任何次方了.还有,你计算的时候可以把i当成一个普通的字母,化简后再把i^2改成-1....
后哗从4216什么是虚数?
敖凤拜19867184748 ______ 通俗的讲,虚数就是数轴上表示不出来的点
后哗从4216虚数的是什么??? -
敖凤拜19867184748 ______ 负数开平方,在实数范围内无解. 数学家们就把这种运算的结果叫做虚数,因为这样的运算在实数范围内无法解释,所以叫虚数. 实数和虚数组成的一对数在复数范围内看成一个数,起名为复数. 于是,实数成为特殊的复数(缺序数部分),虚数也成为特殊的复数(缺实数部分). 虚数单位为i, i即根号负1. 3i为虚数,即根号(-3), 即3*根号(-1) 2+3i为复数,(实数部分为2,虚数部分为3i)
后哗从4216为什么虚数单位i的平方等于1?i不是 - 1的开方吗,那i的平方为什么就不是 - 1呢? -
敖凤拜19867184748 ______[答案] 规定i的平方等于-1,所以-1开方是i,(-i)²=i²=-1
后哗从4216虚数i= 根号下 - 1还是i=正负根号下 - 1? -
敖凤拜19867184748 ______[答案] 虚数i= √-1、 -1=(±i)^2
后哗从4216复数里的i是什么 -
敖凤拜19867184748 ______ 复数里的i是虚数单位.虚数是在解方程时产生的.求解方程时,常常需要将数开平方.如果被开方数不是负数,可以算出要求的根;如果是负数怎么办呢?譬如,方程x2+1=0,则x2=-1,x=±-1.那么-1有没有意义呢?在很久之前,大多数数学家...
后哗从4216虚数是个什么东西
敖凤拜19867184748 ______ 数学中的虚数 在数学里,将平方是负数的数定义为纯虚数.所有的虚数都是负数.定义为i^2=-1.但是虚数是没有算术根这一说的,所以±√(-1)=±i.对于z=a+bi,也可以表示为e的iA次方的形式,其中e是常数,i为虚数单位,A为虚数的幅角,...
后哗从4216虚数i的平方等于多少? -
敖凤拜19867184748 ______ 虚数i的平方等于负1,以下是其定义: 虚数这个名词是17世纪著名数学家笛卡尔创立,因为当时的观念认为这是真实不存在的数字,后来发现虚数a加b乘i的实部a可对应平面上的横轴虚部b与对应平面上的纵轴,这样虚数a加b乘i可与平面内的点a,b相对应,虚数可以指不实的数字或并非表明具体数量的数字,在数学中,虚数就是形如a加b乘i的数,其中a,b是实数,且b不等于0时,i的平方等于负1.
后哗从4216虚数的平方等于它本身么若复数z=1+i,i为虚数单位,则(1+z)*z= 1+3i 结果是怎么算出来的 -
敖凤拜19867184748 ______[答案] 虚数的平方不等于它本身.规定i²=-1 (1+z)*z=(1+1+i)*(1+i)=2+3i+i²=1+3i.