據外媒報導，近一個世紀以來，物理學家一直對一個基本問題感到好奇：為什麼複數在量子力學中如此重要，即含有虛數i的物理公式。通常情況下，人們認為它們只是一種數學技巧，以方便描述現象，只有用實數表示的結果才有物理意義。然而，一個由波蘭-中國-加拿大科學家組成的研究小組已經證明，可以在現實世界中觀察到量子力學的虛數部分的作用。

直到現在，似乎只有實數才與可測量的物理量有關。然而，在來自中國科學技術大學和卡爾加里大學的科學家們的參與下，由華沙大學量子光學技術中心（QOT）的Alexander Streltsov 博士團隊進行的研究發現了糾纏光子的量子態，如果不借助複數就無法區分。此外，研究人員還進行了一項實驗，證實了複數對量子力學的重要性。描述該理論和測量的文章已發表在《物理評論快報》和《物理評論A》雜誌上。

“在物理學中，複數被認為是純粹的數學性質。誠然，儘管它們在量子力學方程中發揮著基本作用，但它們只是被當作一種工具，是為物理學家提供計算便利的東西。現在，我們已經從理論上和實驗上證明，有些量子態只有在復數的參與下進行計算時才能被區分出來，”Streltsov博士解釋說。

複數是由實數和虛數兩部分組成的。它們的形式是a+bi，其中數字a和b是實數。i是虛數，被定義為-1的平方根。

假設桌子上有2或3個蘋果。當我們拿走一個蘋果時，我們可以說是一個物理缺失，並用負整數-1來描述它。我們可以把蘋果切成兩塊或三塊，得到有理數1/2或1/3的物理等價物。這些都是可以測量到的物理量，它們都可以用實數來表達。但桌子上仍然不可能出現i個蘋果。

複數在物理學中令人驚訝的作用與以下事實有關，即它們可以用來描述各種振盪，比使用流行的三角函數要方便得多。因此，計算是用複數進行的，然後在最後只考慮其中的實數。

與其他物理理論相比，量子力學是特殊的，因為它必須描述物體在某些條件下可以像粒子，而在其他條件下像波。這個理論的基本方程，作為一個假設，是薛定諤方程。它描述了某個函數在時間上的變化，稱為波函數，它與在特定狀態下找到一個系統的概率分佈有關。然而，虛數i公開出現在薛定諤方程的波函數旁邊。

“幾十年來，人們一直在爭論是否可以僅用實數來創建連貫和完整的量子力學。因此，我們決定尋找只能用複數來區分的量子態。”Streltsov博士說：“決定性的時刻是在實驗中我們創造了這些狀態，並在物理上檢查它們是否可以被區分。”