潘建伟的研究论文

光子盒研究院出品

最近， 中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、朱晓波等和西班牙塞维利亚大学Adán Cabello教授合作， 首次实验排除实数形式的标准量子力学。研究人员利用超高精度超导量子线路实现确定性纠缠交换，以超过43个标准差的实验精度证明了实数无法完整描述标准量子力学，确立了复数的客观实在性。

2月3日，西班牙《国家报》[1]报道了对潘建伟院士和Adán Cabello教授的采访。

报道首先回顾了这项中国和西班牙团队合作的研究。去年，一组研究人员在《自然》杂志上[2]提出了一个想法，即基于实数的量子理论的替代方案可以通过实验被证伪。这是量子领域的顶尖科学家潘建伟提出的一项挑战，塞维利亚大学的物理学家Adán Cabello参与了这项挑战。他们的联合研究证明了“复数(例如-1的平方根)在标准量子力学中不可或缺的作用。”这些结果使得使用这种技术的计算机的开发取得了进展，根据Cabello的说法，“在以前无法进入的领域测试量子物理。”

现年51岁的潘建伟1987年毕业于中国科学技术大学，维也纳大学博士研究生，他领导着世界上规模最大、最成功的量子研究团队之一，被诺贝尔物理学奖得主Frank Wilczek称为“自然的力量(a force of nature)”。潘建伟在维也纳大学的论文导师、物理学家Anton Zeilinger补充道：“没有潘建伟，我无法想象量子技术的出现。”

潘建伟在这项研究中的领导地位至关重要。他解释说：“这个实验可以被视为两个玩家之间的 游戏 ：实数量子力学和复数量子力学。这个 游戏 是在一个带有四个超导电路的量子计算机平台上进行的。通过发送随机测量基数并测量结果，就可以获得 游戏 分数，该分数是测量基数和测量结果的数学组合。 游戏 规则是，如果 游戏 分数超过7.66分，则排除实数量子力学，我们的工作就是这样。”

这个实验由中国科学技术大学和塞维利亚大学合作进行，并被科学杂志《物理评论快报》[2]报道。它旨在回答一个基本问题：复数对于自然的量子力学描述真的有必要吗？结果排除了标准量子物理中只使用实数的替代方案。

根据潘建伟的说法：“物理学家用数学来描述自然。在经典物理学中，实数似乎可以完整地描述所有经典现象中的物理现实，而复数只是有时被用作一种方便的数学工具。然而，是否需要复数来代表量子力学的理论仍然是个未知数。我们的结果排除了对自然的实数描述，并确立了复数在量子力学中不可或缺的作用。”

Cabello补充道：“这不仅仅是排除一个特定的替代方案，实验的重要性在于，它展示了超导量子比特系统是如何工作的。使我们能够测试量子物理的预测，而这些预测是我们迄今为止进行的实验无法测试的。因为它们需要对几个量子比特进行严格控制。现在我们将能够测试它们。”

中国科学技术大学的陆朝阳教授是这项实验的合著者，他说：“量子计算机最有希望的近期应用是量子力学本身的测试和多体系统的研究。”这一发现不仅为量子计算机的发展提供了一条前进的道路，也为在原子和亚原子水平上理解粒子的行为和相互作用提供了一种接近自然的新途径。

实现拥有拥有数百万量子比特的计算机的目标还有很长的路要走。然而，中国和西班牙团队的研究结果使得扩大现有量子计算机的用途和理解困扰科学家多年的物理现象成为可能。

参考链接：

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这里存在着一个关键问题，就是说光有没有子，是不是由子构成的。如果说光是首尾一至性的一个整体，那么就不存在啥纠缠叠加态，原本就是首尾一至性，纠缠个啥呢！所谓的纠缠叠加应该是对立性的两个事物，或根本就是一体两面的事情，发生关系，比如生与死，存在于生命本身中，对立吧！所以说生命本身就是纠缠叠加态的，生本身就具备着死亡的种子，因此人的每一秒钟就是即生有死着的，不活不死，又活又死着的，这才是纠缠。光本身就是光，没有对立面，光的对立面的无光，是黑暗，要说纠缠那只能是光与黑暗纠缠。

我觉得是真的，我们应该相信潘建伟，他是一个很精通量子的人，不能因为这个项目很难就说是假的，要选择相信。

量子通信工程是国家品牌，很多测评专家的专业知识也在那里。量子通信的国际学术界也很权威，能被这么多人认可，说明量子通信真的很厉害。

墨子号推出已经快三年了。有哪些新发现？量子通信与大众有什么联系？是伪科学吗？10日，在中国人民政治协商会议第十三届全国委员会第二次会议举行的新闻发布会上，中国人民政治协商会议全国委员会委员、中国科学技术大学常务副校长、中国科学院院士潘建伟说了很多话。

墨子量子科学实验卫星发射以来有哪些新发现？潘建伟说，“墨子”作为科学实验卫星，主要有两个目的，一是实用。为了实现卫星与地球之间非常远距离的量子保密通信，它还有一个基本的科研目标，需要验证爱因斯坦严格意义上的“量子力学的非局域性”。

潘建伟透露，墨子推出后，性能指标远超预期，原本计划两年内完成的科学实验任务在两三个月内完成，所以性能上有充足的时间做一些改进，现在有很大的进步。同时，“墨子”将卫星与地面之间的密钥编码量增加了40倍，现在一秒钟可以传输约40万个密钥，可以满足一些保密通信的初步要求。

潘建伟说墨子也做了一个有趣的实验。因为目前量子力学和广义相对论结合的不太好，针对提出的测试协调模型。墨子做过实验，证明一些理论方案是不正确的，这是一个很大的进步。

潘建伟表示，希望量子通信能尽快投入实际使用，希望未来能研制出一颗中高轨道的卫星，使其24小时全天候工作，以弥补墨子只能在夜间工作的遗憾，保证密钥能在更长的时间内生成。

近年来，对量子通信的质疑从未中断过，甚至有人认为量子通信是“伪科学”。对此，潘建伟回应说，公众对量子通信技术有所怀疑，主要是因为量子力学与他们的生活经历有很大不同，即使受过高等教育的人也不一定对量子通信的先进理论有很好的理解。因此，公众会怀疑量子通信的科学性，担心这项技术不成熟。

潘建伟进一步解释说，创新通常经历从产生到广泛应用的三个阶段。在第一阶段，当公众接触到一个新的领域时，最初的反应通常是不可靠的。比如最早的相机，大家都觉得灵魂被吸进了相机，不敢用。所以有人认为早期的量子通信是伪科学。等它成熟了，他们觉得这项技术还没有被广泛应用，产生了怀疑。“现在，我们确实有许多创新成果走在了世界前列，我们应该有信心。”

但潘建伟也表示，目前量子通信正处于从第二阶段向第三阶段转化的过程中，需要大量的科普工作。“当量子通信被广泛使用时，每个人都没有什么异常的感觉，创新过程就完成了。”

至于量子通信的作用，潘建伟表示，信息安全对国家和个人都很重要，从银行账户的密码保护到不开车的远程控制都有。量子通信原则上可以提供一种无条件的、安全的通信手段，这将大大提高未来的信息安全水平。

潘建伟表示，中国目前在量子信息领域具有一定的国际竞争力，即使在某些方向上，仍处于国际领先地位，但也不能过于乐观，部分优势受到欧美发达国家的强烈冲击。与传统的国际科技强国相比，中国以往的科研组织模式主要是短期科研项目，在满足国家战略的迫切需要以及科技资源的整合和支持力度上仍然不足。与发展相比

潘建伟表示，他所从事的量子信息科学已经进入深化和快速发展的阶段，尤其需要跨学科交叉融合和攻关。他希望国家在这一领域部署重大科技项目，建设国家实验室。

去年，在全国政协双周咨询论坛上，潘建伟发表了“加强国家实验室建设，建设高水平创新团队”的演讲。考虑到欧盟、美国、英国等发达国家在量子信息科学技术领域的国家战略已经启动，国际竞争激烈，潘建伟建议中国尽快实质性启动相关领域的国家实验室和科技创新项目建设，同时， 依托相关领域最具优势的创新单位开展国家实验室建设和运行管理，具体负责相关重大科研任务的总体部署和实施。