物理学家在光量子网络中测试真实的量子理论

量子理论最初是用复数来表述的。然而，在回复亨德里克·洛伦兹（Hendrik Lorenz）的一封信时，埃尔文·施罗德（Erwin Schrodinger）写道：“在量子理论中使用复数是令人不快的，应该受到反对。波函数从根本上说是一个真正的函数。”

近年来，科学家成功地排除了量子的任何局部隐藏变量解释理论使用贝尔测试。后来，这类测试被推广到具有多个独立隐藏变量的网络。在这样一个量子网络中，只有实数的量子理论，或者说“真量子理论”，和标准量子理论在某些情况下做出了数量上不同的预测，从而能够对真实量子理论的有效性进行实验测试。

中国南方科技大学、奥地利科学院和世界各地其他研究所的研究人员最近调整了其中一项测试，以便能够在最先进的光子系统中实现。他们的论文发表于体检报告，实验证明了光网络中存在量子关联，这是用量子理论无法解释的。

李正大和毛亚丽在实验中

进行这项研究的研究员之一王紫竹（音译）告诉Phys：“从量子理论的早期，复数就被视为一种数学上的默契，而不是基本的积木。”。组织。“关于复数在量子理论中的作用的一般性辩论一直持续到现在。”

20世纪60年代，瑞士物理学家恩斯特·斯图克尔伯格和他的同事们成功地在真实的希尔伯特空间中建立了量子理论。虽然这是该领域的一个重要里程碑，但他们的公式没有使用著名的，所谓的“张量积”来组成不同的系统。这本质上意味着它们的表述与所谓的“真实量子理论”并不一致。

“当我们开始从信息论的角度看待量子理论时，人们对这个问题的兴趣又重新引起了，”王解释说。一些广义概率理论（GPTs）它只使用实数来表述，在某些信息处理任务中表现出与量子理论一样强大的功能，甚至在其他一些任务中甚至优于量子理论。尽管我们现在还没有确定的量子理论包含了量子理论以外的其他理论。"

范和他的同事最近的论文从物理学领域的一个长期争论中得到启发，即量子理论中局部隐藏变量的存在。物理学家阿尔伯特·爱因斯坦、鲍里斯·波多尔斯基和内森·罗森在1935年发表的一篇开创性论文中提出了这个重要问题。虽然许多物理学家在后来的几年里探索了这个问题，但是几十年来没有人能够设计出一种具体的方法来测试这些局部隐藏变量是否存在。

“1964年，约翰·贝尔提出了一个革命性的想法，那就是利用概率的相关函数来推断物理系统的潜在属性，这种关联函数可以在实验室里进行测试和分析，”参与这项研究的另一位研究员樊景云（音译）告诉Phys。组织。“又花了50年才最终解决了这场争论，并系统地排除了量子理论的局部隐藏变量解释。”

虽然贝尔定理已成功地应用于许多研究中，但单凭贝尔定理还不足以准确地预测实际量子理论与复杂量子理论之间的差异。在他们最近的研究中，范和他的同事们能够通过考虑具有多个独立源的量子网络来评估这些差异。