真的可以来试试量子力学量子力学可信吗( 二 ) _小知识

可是为什么硬币的转动会停止呢？原因就在于测量这个动作使转动的硬币与我们的实验设备发生了相互作用，建立了纠缠关系。别忘了我们和实验设备都处在一个二维世界里，所以这些黏糊糊的纠缠关系也就把三维空间里转动的硬币生生地拉平，最终老老实实地躺着我们这个二维世界里，变成了纯粹的经典态。
从此我们知道，粒子从叠加态退化成经典态的过程，并不是无厘头的瞬间塌缩，而是需要经历一个弛豫时间的物理过程。只不过这个过程时间极短，我们无法感知罢了。而且，这个过程也与人的认知意识无关，只要发生足够多的能量交换，叠加态就会被环境拉平，退化成经典态。明白了这一点之后，我们就不要再用容易引起误解的“塌缩”来描述这个过程了，而应该使用“退相干”这个词。
另外，这个图像还能帮我们理解其他一些量子力学中的特性。比如不确定性原理，无非就是把硬币换成骰子，它的一些侧面与另外一些侧面相互垂直，所以当其中一个侧面被我们这个二维世界拉平的时候，其它与其垂直的侧面对我们来说就变得彻底不可测量了。
【真的可以来试试量子力学量子力学可信吗】最后需要特别说明的是，量子测量这个动作会改变被测量对象的状态，这是身处二维世界的我们不得不面对的无奈。当我们在量子计算机中使用量子比特记录和处理信息时，就像在使用时刻转动的硬币，而不是躺平在地面上的经典比特。此时，我们不能像使用经典计算机那样随便读取比特中的信息。因为每次读取都会不可避免地破坏硬币的转动，也就破坏了量子比特中的信息。
所谓的量子计算过程，是在不进行测量的前提下，小心翼翼地对其转动姿态进行各种调整，即执行算法。而最终的读数，只能在所有计算过程结束之后一次性进行。如果在过程中，某个量子比特不慎与环境发生了作用，就会出现退相干，量子信息就遭到了破坏。为了避免这种情况，研究者们不断寻找各种办法。工艺上的常见手段就是尽量降低环境温度，这样可以减少量子发射和吸收能量包的概率。（关于如何提升退相干时间，可参见《当量子计算遇上超导：一场美丽的邂逅》）同时在原理上，研究者也在寻找比较牢固的量子态作为信息载体，比如拓扑量子态，可以在较高温度时仍能保持自己的信息不被破坏。

真的可以来试试量子力学 量子力学可信吗( 二 )

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