形式體系與希爾伯特空間
么正算符
么正算符是一種對量子態的變換,它保持一切內積不變:若你把同一個么正算符作用於兩個態,它們之間的重疊出來後與先前分毫不差。從幾何上看,它是態空間的一次旋轉——它能把態向量擺到新的方向,卻從不把它們拉長或縮短,並讓它們之間的每一個夾角原封不動。在么正算符之下,長度與重疊是神聖不可侵犯的。
正因為重疊與長度得以保持,機率也隨之保持。一個已歸一化的態變換後仍歸一化,所有可能結果的機率在變換後依然加起來等於一。這恰恰是任何對封閉量子系統作物理上正當的改變所需要的行為:什麼也沒丟失,什麼也沒憑空產生,總機率守恆。么正算符是可逆的、保資訊過程在量子上的化身。
么正算符在量子理論中無處不在。一個孤立系統隨時間的平滑演化,由一個么正算符——即從哈密頓量搭起的時間演化算符——所生成;量子計算機裡的量子邏輯門是么正算符;而從一個基底換到另一個基底,則是一次么正的坐標變換。每一個這樣的算符都有逆,其逆就是它的厄米共軛,所以任何么正過程原則上都能被精確地倒著運行。
U†U = U U† = 1; ⟨Uφ|Uψ⟩ = ⟨φ|ψ⟩
么正算符的逆就是它的共軛,並讓每一個內積都保持不變。
么正算符描述的是封閉系統平滑、可逆的演化,而非測量。當一次測量被記錄下來時,態那突然、不可逆的跳變,並不是一個么正步驟——如何彌合二者,正是測量問題的核心。
又稱
另見