测量改变一切
“量子”课程第 3 课，共 23 课。免费，有动画和小测验。
测量只给一个答案
测量之前，粒子对不同结果各有振幅。测量的一瞬间，只会随机出现一个结果，概率是“振幅的平方”。关键是：之后状态就变了。如果测到 0，粒子现在就是 0，再测一次还是 0，其他选项的振幅都消失了。物理学家把这叫“坍缩”。对量子比特来说，这意味着：计算必须设计成让正确答案几乎每次都出现。
破解不了的随机
普通电脑的随机数是用公式算出来的。知道起始数字，就能把整串数复现出来，所以叫“伪随机”。量子测量给出的随机没有公式：谁都不知道结果，连大自然事先也不知道。2020 年三星推出 Galaxy A Quantum，内置量子随机数发生器来保护数据。2025 年，Quantinuum 和摩根大通银行在量子计算机上生成了随机数，还附带数学证明，证明没人能伪造它们。
在家试试：墨镜和屏幕
偏光墨镜只让朝一个方向振动的光通过。很多屏幕，尤其是液晶屏，发出的正是这种光。戴上墨镜歪一下头：到某个角度屏幕就黑了。再看物理学家的把戏：两片互相垂直的滤镜什么都挡住。在中间插一片 45° 的，光又透过来了，大约 12.5%。多加一片反而多了光！每片滤镜都是一次测量，测量会改变光的状态。
外界一直在偷看
会“测量”的不只是仪器。一个空气分子、一点热量、一个乱飞的光子，每次这样的接触都会在世界上留下粒子状态的痕迹。这就是退相干：量子性漏到了外面。在室温下，量子比特几乎瞬间就失去它。所以谷歌和 IBM 的超导芯片要放在冰箱里，温度只比绝对零度高百分之几度，大约 −273.14 °C，比外太空还冷约 200 倍。
薛定谔的猫是个玩笑
1935 年，埃尔温·薛定谔设想了一只“既活又死”的箱中猫，用来说明量子理论放到大东西上听起来多荒谬。真猫又暖又大，退相干瞬间就会发生。但物理学家还在不停刷纪录：2023 年，苏黎世联邦理工学院把一块 16 微克、像沙粒一样的晶体放进了两种振动的叠加态。量子世界的边界至今还没找到。
自测一下
- 一个量子比特测出 0，紧接着再测一次会得到什么？
正确答案: 还是 0. 测量后其他选项的振幅消失了。量子比特现在就是 0，所以再测还是 0。 - 为什么量子比特要放在接近绝对零度的地方？
正确答案: 热量会“测量”量子比特，抹掉量子性. 热振动和乱飞的光子一直在碰量子比特。每碰一次就是一次信息泄露，也就是退相干。低温能大大减慢它。 - 三片滤镜的实验里，光会怎样？
正确答案: 又有一部分光透过来. 中间那片滤镜以 45° “测量”了光，改变了它的状态。之后光就有机会穿过最后一片：最终大约 12.5%。