第 5 课 · 测量系统化——Z-基、X-基、部分测量与期望值 · 模块一:基础与工具

旁观比特的命运:纠缠 vs 乘积

  • 例 1(纠缠态 $|\Phi^+\rangle = (1/\sqrt{2})(|00\rangle+|11\rangle)$,系数 $c = (1/\sqrt{2},\, 0,\, 0,\, 1/\sqrt{2})$,只测第一个比特):
    1. $P(0) = |c_{00}|^2 + |c_{01}|^2 = 1/2 + 0 = 1/2$ → 第二比特坍缩到 $(1/\sqrt{1/2})\cdot(1/\sqrt{2})|0\rangle = 1\cdot|0\rangle = |0\rangle$
    2. $P(1) = 0 + 1/2 = 1/2$ → 第二比特坍缩到 $|1\rangle$——从未触碰它,状态被"瞬间"确定
  • 例 2(乘积态 $(H\otimes I)|00\rangle = (1/\sqrt{2})(|00\rangle+|10\rangle)$,系数 $c = (1/\sqrt{2},\, 0,\, 1/\sqrt{2},\, 0)$,同样只测第一个比特):
    1. $P(0) = |1/\sqrt{2}|^2 + |0|^2 = 1/2 + 0 = 1/2$ → 第二比特"坍缩"到 $|0\rangle$——本来就是 $|0\rangle$,毫无影响
    2. 分岔在 $y = 1$ 分支:例 1 给 $|1\rangle$、例 2 仍给 $|0\rangle$——两例的全部差异都在系数表
  • 结果框:旁观比特受影响 ⇔ 系数表不能按比特分解(纠缠);乘积态各比特互不干扰,纠缠态一比特定乾坤
类型worked-example(双例对照演算)