量子基礎
量子測量
在你去看一個量子位元之前,它可以處於疊加態:同時是 0 又是 1 的一種混合,用兩個振幅來描述。測量就是「去看」這個動作,而它會逼出一個結果。在你測量的那一剎那,量子位元會突然定格成一個確定的 0 或確定的 1,剛才那種混合狀態就永遠消失了。可以把它想成一枚旋轉的硬幣:轉動時它既不是正面也不是反面,但你一巴掌把它拍在桌上的那一刻,就只剩下確切的一面,旋轉也就結束了。
你得到哪個結果是真正隨機的,但機率並非毫無章法。玻恩定則告訴我們:讀出 0 或 1 的機率,等於該結果對應振幅的平方。所以振幅本身並不是機率;要把它的大小平方一下,才得到機率。重要的是,整個事件你只能拿到一個古典位元的資訊,而且這次測量是銷毀了原來的疊加,而不是把它揭示給你。你無法直接窺看那些振幅,無法在不打擾它們的情況下讀出它們,也無法把這個態複製一份再試一次。
這正是為什麼量子電腦並不是一台「同時把所有答案都試一遍」、然後把最好的那個交給你的機器。隱藏的疊加裡確實藏著豐富的資訊,但一旦把它讀出來,一切就塌縮成一個由隨機性主宰的位元。一個有用的量子演算法,必須事先把它的振幅安排好,讓正確答案透過干涉變成你最終測量時壓倒性地最可能看到的那一個。測量就是每一個量子結果都必須擠過去的那道窄門。
|psi> = alpha|0> + beta|1> => P(0) = |alpha|^2, P(1) = |beta|^2, with |alpha|^2 + |beta|^2 = 1
對於單個量子位元,測得 0 或 1 的機率就是其振幅大小的平方,而這兩個機率必須加起來等於 1。
測量是不可逆的,每個量子位元只能得到一個古典位元;要估計背後的機率,你必須把同一個態反覆製備並測量許多次。
又稱
另見