你只能窥视一次
这条规则决定了量子计算里其他的一切：当你读取一个 量子比特 时，你拿回来的是一个朴素的、经典的比特——一个 0 或一个 1。不是分数，不是混合，也不是一串可能性的清单。就是一个比特。
这感觉很不公平，因为量子比特在你读取它之前，可以处于一种 叠加态——也就是 |0> 和 |1> 真正同时存在的混合。你也许指望把这个丰富的 量子态 整个掏出来检查一番。但你做不到。测量 只递给你一个比特，再无其他，而且你没法倒带重问。
玻恩定则
那么，既然读取给你的是一个看似随机的比特，是什么决定了它究竟是哪一个呢？是态本身。一个量子比特由两个被称为振幅的数写成，一个挂在 |0> 上，一个挂在 |1> 上：
|psi> = a|0> + b|1>
玻恩定则说：读到 0 的概率是 |a|^2，读到 1 的概率是 |b|^2。你把振幅的大小取平方，就得到那个概率。因为测量时总得发生*某件事*，这些概率必须加起来等于 1：|a|^2 + |b|^2 = 1。
坍缩
测量不只是*报告*一个值——它会改变这个态。在你读到 0 的那一瞬间，量子比特真的就变成了 |0>。你再读一次，每次都会得到 0。叠加态消失了；这种不可逆的跳变就叫做坍缩。
这给单次运行能告诉你的东西划了一道硬上限。无论量子比特原本承载着 |0> 和 |1> 怎样精微的混合，坍缩都会把它压成一个确定的比特，另一种可能性就这么没了。你永远看不到振幅本身——只能看到它们让其变得可能的那个结果。
不可克隆：你没法先复制一份
有一条诱人的脱身之路：既然测量会摧毁这个态，那何不先把量子比特复制上一百份，再去测量这些副本、把原本的混合重建出来呢？这在经典计算机上是行得通的。但在这里，它是不可能的。
[[no-cloning-theorem|不可克隆定理]] 证明了：不存在任何操作，能拿一个未知的量子态，再造出它的第二份独立副本。那些让量子 信息 变得有用的定律，同时也禁止复制一个未知的态。所以你得到的那唯一一次测量，真的就是你唯一的窗口——根本没有备份副本可以拿到一旁研究。
围绕测量来设计
把这三条规则合在一起，设计上的难题就清楚了。你只有一次窥视（每次运行得到一个坍缩后的比特），你得到的那个比特由 |振幅|^2 决定（玻恩定则），而且你没法先复制一个未知的态来检查它（不可克隆）。量子计算机不是一颗暗地里把每个选项都算一遍的、更快的经典 CPU——它是一台用来塑造振幅的机器。
所以一个量子算法的全部工作，就是通过干涉，安排好让正确答案的振幅在你测量*之前*就变得很大。Grover 搜索温和地做这件事，在许多步里一点点把目标的振幅往上推，从而带来二次方（平方根）的加速——而不是什么神奇的指数级加速。Shor 算法之所以能拿到它那著名的指数级优势，只是因为因数分解有一种隐藏的结构，可以被它的干涉图样所利用；而大多数问题并没有这样的结构。