波函数坍缩

波函数坍缩指量子测量发生后，系统量子态瞬时跳变到与所得结果对应的基矢的过程：测得 $m$，则 $|\psi ⟩\to |m⟩$（在投影测量下）。坍缩是非幺正、不可逆的，与幺正变换描述的平滑演化截然不同。

要点

• 坍缩破坏叠加：这是不可克隆定理之外量子信息的另一条基本限制——读出必然扰动。
• 算法含义一：一次测量只给出一个样本，估计期望值需要 $O(1/{ϵ}^2)$ 次重复（经典蒙特卡洛）；振幅放大与估计 把成功概率搜索的重复数降到平方根，是绕开坍缩限制的代表性技术。
• 算法含义二：测量时机会截断相干演化，量子行走 与 Zeno 类算法（量子模拟退火）反而主动利用频繁测量塑造演化。
• 坍缩的物理诠释（“测量问题”）有多种学派，但其在量子信息中的操作论定义（上述投影规则）没有歧义。

关联词条

• 概念：量子测量、退相干（环境引起的”类坍缩”）、纯态与混合态

取材：量子力学的基本概念。

参考文献

• Nielsen & Chuang.《量子计算与量子信息》第 2 章（测量与坍缩）.
• M. Schlosshauer. Decoherence, the Measurement Problem, and Interpretations of Quantum Mechanics. Rev. Mod. Phys. 76, 1267 (2004). arXiv:quant-ph/0312059