測量與量子—經典邊界
弱測量
弱測量,是對一個量子系統刻意溫柔的一瞥,它只抽取一絲資訊,卻幾乎不擾動狀態。標準的強測量會攫取一個完整、清晰的答案,但這樣做的同時會把系統投影到某個本徵態上,抹去它先前的疊加。弱測量則把系統與一個探針耦合得極其微弱,以至於任何單次讀數幾乎純是噪聲——但狀態幾乎原封未動,得以繼續演化,彷彿你幾乎沒有看過它。
單獨一次弱測量本身幾乎什麼都告訴不了你,所以訣竅在於重複:製備許多個完全相同的系統,對每一個輕輕一推,再把這些充滿噪聲的結果平均起來。儘管沒有哪一次單獨的運行對其系統造成多大擾動,平均值卻會收斂到一個有意義的量。這讓實驗者得以追蹤那些破壞性測量本會抹去的東西,比如一個粒子的性質在穿過某裝置時平均如何變化。
弱測量催生了一些引人注目的實驗,包括重建雙縫裝置中光子的平均路徑,以及觀測到所謂的弱值——它可以落在一個量的通常取值範圍之外。它們確實有用、也得到了充分驗證,但對其詮釋需要謹慎:弱值是預選與後選系綜的一種統計產物,並非某個單一粒子暗中攜帶的隱藏「真值」。它們說明了測量未必是全有或全無,從而軟化了教科書裡那種突兀、徹底坍縮的形象。
tiny disturbance per trial + averaging over many trials ⇒ partial information
每次溫柔的讀數大多是噪聲;把許多次平均起來,便能在不破壞狀態的情況下還原出意義。
弱測量並不能擊敗不確定性原理,也不能免費讀出隱藏的數值;你以每次試驗的精度為代價,只能在統計意義上還原資訊。「弱值」是系綜的屬性,而非單個粒子的屬性。
又稱
另見