量子基础
量子测量
在你去看一个量子比特之前,它可以处于叠加态:同时是 0 又是 1 的一种混合,用两个振幅来描述。测量就是「去看」这个动作,而它会逼出一个结果。在你测量的那一刹那,量子比特会突然定格成一个确定的 0 或确定的 1,刚才那种混合状态就永远消失了。可以把它想成一枚旋转的硬币:转动时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,就只剩下确切的一面,旋转也就结束了。
你得到哪个结果是真正随机的,但概率并非毫无章法。玻恩定则告诉我们:读出 0 或 1 的概率,等于该结果对应振幅的平方。所以振幅本身并不是概率;要把它的大小平方一下,才得到概率。重要的是,整个事件你只能拿到一个经典比特的信息,而且这次测量是销毁了原来的叠加,而不是把它揭示给你。你无法直接窥看那些振幅,无法在不打扰它们的情况下读出它们,也无法把这个态复制一份再试一次。
这正是为什么量子计算机并不是一台「同时把所有答案都试一遍」、然后把最好的那个交给你的机器。隐藏的叠加里确实藏着丰富的信息,但一旦把它读出来,一切就坍缩成一个由随机性主宰的比特。一个有用的量子算法,必须事先把它的振幅安排好,让正确答案通过干涉变成你最终测量时压倒性地最可能看到的那一个。测量就是每一个量子结果都必须挤过去的那道窄门。
|psi> = alpha|0> + beta|1> => P(0) = |alpha|^2, P(1) = |beta|^2, with |alpha|^2 + |beta|^2 = 1
对于单个量子比特,测得 0 或 1 的概率就是其振幅大小的平方,而这两个概率必须加起来等于 1。
测量是不可逆的,每个量子比特只能得到一个经典比特;要估计背后的概率,你必须把同一个态反复制备并测量许多次。
又称
另见