โดย สเตฟานี ปัปปาส เผยแพร่เมื่อ 10 พฤษภาคม 2021
ตัวเลขที่สล็อตแตกง่ายคิดว่าไม่มีอะนาล็อกในโลกแห่งความเป็นจริงมีความหมายในระดับควอนตัม
(เครดิตภาพ: EDUARD MUZHEVSKYI / ห้องสมุดภาพถ่ายวิทยาศาสตร์ผ่าน Getty Images)
จํานวนจินตภาพมีความหมายทางกายภาพที่แท้จริงตามการศึกษาชุดใหม่จํานวนจินตภาพซึ่งสามารถรวมกับจํานวนจริงเพื่อสร้างจํานวนเชิงซ้อนเป็นตัวเลขที่คิดว่าไม่มีอะนาล็อกใด ๆ ในชีวิตประจําวัน ตัวเลขจริง
สามารถสังเกตได้อย่างชัดเจน: 1 หรือ 2 นั้นง่ายพอที่จะรับรู้ในโลกแห่งความเป็นจริง pi
คืออัตราส่วนของเส้นรอบวงวงกลมต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง 32 องศาฟาเรนไฮต์ (0 องศาเซลเซียส) เป็นจุดเยือกแข็งของน้ํา แต่ไม่มีอะไรในโลกแห่งความเป็นจริง ที่สามารถแทนจํานวนจินตภาพได้ เช่น สแควร์รูทของลบ 1จนถึงตอนนี้บางที: การวิจัยใหม่ดําเนินการโดยทีมที่นําโดย Alexander Streltsov ของมหาวิทยาลัยวอร์ซอในโปแลนด์และ Kang-Da Wu ของมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของจีนในเหอเฟย์พบว่าตัวเลขจินตภาพมีข้อมูลจริงเกี่ยวกับรัฐควอนตัม”พวกเขาไม่ได้เป็นเพียงสิ่งประดิษฐ์ทางคณิตศาสตร์”ศึกษาผู้เขียนร่วม Carlo Maria Scandolo นักฟิสิกส์คณิตศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยคาลการีในแคนาดา เขากลับบอกว่า “จํานวนเชิงซ้อนมีอยู่จริง”
ที่เกี่ยวข้อง: 11 สมการทางคณิตศาสตร์ที่สวยที่สุด
จํานวนจินตภาพมีตําแหน่งในทฤษฎีควอนตัมเสมอ สมการที่ใช้อธิบายพฤติกรรมของอนุภาคควอนตัมขนาดเล็กจะแสดงด้วยจํานวนเชิงซ้อนเหล่านี้ สิ่งนี้ทําให้เกิดคําถาม Scandolo บอก Live Science: ตัวเลขเหล่านี้เป็นเพียงเครื่องมือทางคณิตศาสตร์หรือพวกเขาเป็นตัวแทนของสิ่งที่เป็นจริงเกี่ยวกับสถานะควอนตัมสมการเหล่านี้อธิบาย?
เพื่อหาคําตอบนักวิจัยใช้กรอบทางคณิตศาสตร์เพื่อตรวจสอบว่าจํานวนจินตภาพเป็น “ทรัพยากร” หรือไม่ ในทฤษฎีควอนตัม “ทรัพยากร” มีความหมายเฉพาะ: คุณสมบัติที่เปิดใช้งานการกระทําใหม่ที่เป็นไปไม่ได้ การพัวพันควอนตัมเป็นทรัพยากรในทฤษฎีควอนตัมเพราะมันช่วยให้การกระทําเช่นการเทเลพอร์ตควอนตัมหรือการถ่ายโอนข้อมูลระหว่างสถานที่
ถ้าจํานวนจินตภาพเป็นทรัพยากร, มันจะทําให้นักฟิสิกส์ ทํามากกว่าที่ทําได้ ถ้าเลขจินตภาพไม่มีอยู่ การคํานวณของทีมชี้ให้เห็นว่าจํานวนจินตภาพเป็นทรัพยากรอย่างแท้จริง แต่ขั้นตอนต่อไปคือการตรวจสอบคณิตศาสตร์ในโลกแห่งความเป็นจริง
ในการทําเช่นนั้นนักวิจัยได้ทําการทดลองออปติกซึ่งแหล่งข่าวส่งโฟตอนที่พัวพัน (อนุภาคของแสง) ไปยังตัวรับสองตัวคือ “อลิซ” และ “บ๊อบ” เป้าหมายคือให้อลิซและบ็อบกําหนดสถานะควอนตัมของโฟตอน พวกเขาสามารถทําการวัดในท้องถิ่นบนโฟตอนของตัวเองแล้วเปรียบเทียบการวัดซึ่งจะช่วยให้อลิซและบ๊อบสามารถคํานวณความน่าจะเป็นของการคาดเดาสถานะที่ถูกต้องสําหรับโฟตอนตรงข้าม
สําหรับบางคู่ของรัฐควอนตัม, นักวิจัยพบว่า, อลิซและบ๊อบสามารถคาดเดารัฐที่มีความแม่นยํา 100%
— แต่เฉพาะในกรณีที่พวกเขาได้รับอนุญาตให้ใช้จํานวนจินตภาพในการวัดในท้องถิ่นของพวกเขา. เมื่อพวกเขาถูกห้ามไม่ให้ใช้ตัวเลขจินตภาพมันเป็นไปไม่ได้ที่จะบอกทั้งสองรัฐออกจากกันอย่างถูกต้อง
”ถ้าผมลบจํานวนเชิงซ้อนในกรณีเหล่านี้ ผมสูญเสียความสามารถในการแยกแยะสองสถานะนี้อย่างสิ้นเชิง” Scandolo กล่าว
กล่าวอีกนัยหนึ่งการทดลองพบสิ่งเดียวกันกับคณิตศาสตร์: การสูญเสียจํานวนเชิงซ้อนเท่ากับการสูญเสียข้อมูลจริงเกี่ยวกับระบบควอนตัมข้อมูลที่จํานวนเชิงซ้อนเหล่านี้มี ไม่เกี่ยวข้องกับสมบัติทางกายภาพอย่างง่าย เช่น การหมุนของอิเล็กตรอน แต่ Scandolo กล่าวว่ามันเกี่ยวข้องกับความสามารถในการดึงข้อมูลจากอนุภาคที่อนุภาคนี้ตั้งอยู่โดยไม่พิจารณาการมีปฏิสัมพันธ์กับอนุภาคอื่น ๆ ในระยะไกล
นักวิจัยวางแผนที่จะขยายการค้นหาสถานการณ์อื่น ๆ ในทฤษฎีควอนตัมซึ่งจํานวนจินตภาพอาจเป็นทรัพยากรควอนตัม พวกเขายังต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีที่จํานวนจินตภาพมีบทบาทในสถานการณ์ที่การใช้ข้อมูลควอนตัมเป็นประโยชน์ ตัวอย่างเช่นข้อมูลที่ดําเนินการโดยจํานวนจินตภาพอาจช่วยอธิบายเหตุผลพื้นฐานว่าทําไมการประมวลผลควอนตัมจึงอนุญาตให้มีการกระทําที่การประมวลผลแบบดั้งเดิมไม่ได้ Scandolo กล่าว
”มันเป็นสิ่งสําคัญทั้งจากมุมมองพื้นฐาน แต่ยังเป็นวิธีการทําความเข้าใจว่าเราสามารถควบคุมทรัพยากรควอนตัมที่ดีขึ้นและวิธีการทํางานของโลกควอนตัมได้อย่างไร”การวิจัยได้รับการตีพิมพ์ 1 มีนาคมในวารสารการทบทวนทางกายภาพ A และจดหมายทบทวนทางกายภาพ
ตีพิมพ์ครั้งแรกในวิทยาศาสตร์สดสล็อตแตกง่าย
