第 3 课 · 测量、坍缩、相干性与退相干 · 模块一:基础与工具

状态坍缩:随机且不可逆

  • 命题框(玻恩规则 + 坍缩):对 $|\psi\rangle = \alpha|0\rangle + \beta|1\rangle$ 测 Z,以 $|\alpha|^2$ 得 $|0\rangle$、以 $|\beta|^2$ 得 $|1\rangle$;坍缩后态 $= |k\rangle$
  • 代入演算(逐行:符号式 → 代数值 → 结果):
    1. 代入 $|+\rangle$:$P(0) = |1/\sqrt{2}|^2 = 1/2$,$P(1) = |1/\sqrt{2}|^2 = 1/2$;验证 $1/2 + 1/2 = 1$ ✓
    2. 代入 $|\psi\rangle = (1/2)|0\rangle + (\sqrt{3}/2)|1\rangle$:$P(0) = |1/2|^2 = 1/4$,$P(1) = |\sqrt{3}/2|^2 = 3/4$(25% vs 75%);和 $= 1$ ✓
    3. 不可逆演算:测得 0 后态 $= |0\rangle$,再测 $P(0) = |1|^2 = 1$(随机性消失)——原 $\alpha$、$\beta$ 无法从 $|0\rangle$ 恢复
  • 结果框:随机 = 内禀概率(非无知);不可逆 = 两个可区分的态 $\alpha|0\rangle+\beta|1\rangle$ 塌成同一个 $|k\rangle$
类型worked-example