河北中烟公司2021年考试招聘时政热点：新颖的测量手段

新颖的测量手段

为了能够揭示“量子柴郡猫”笑脸的交换，中国科学技术大学郭光灿院士团队采用了被称为量子弱测量的技术。

“之所以被称为弱测量，是相对标准量子力学中的强测量而言的。”团队成员许小冶介绍说，众所周知，对描述微观量子系统波函数实施强测量，会将系统波函数随机坍缩到测量算符的某一个本征态，这个过程将不可避免地破坏量子系统的状态。例如使用检偏器对光子的偏振状态进行鉴定，尽管最终能够确定光子的偏振方向，但同时也会完全破坏初始状态，除非光子一开始就是处在检偏器的本征指向上。之所以将这个过程称为强测量，是因为测量过程中需要完成待测量子系统和测量探针之间的耦合，并且这个耦合是如此之强，能够将系统和探针完全纠缠起来。

而量子弱测量则考虑另外一种情况，那就是系统和探针之间的相互作用非常微弱，以至于不会破坏系统的量子状态，系统在发生耦合之后还可以继续演化，同时微弱的测量耦合也不会提供关于系统状态的有用信息。“这个概念在量子力学中是一个比较古老的话题，直到亚基尔·阿哈罗诺夫等三名科学家于1988年提出弱值的概念后，开始受到广泛关注。”许小冶说，和量子强测量中定义可观测量的期望值一样，可观测量的弱值被定义在前选择态和后选择态上，由两者共同决定。三位科学家在最初的文章中指出，弱值不再是可观测量的本征值，可以远超过本征值的范围，甚至可以取复数值。

尽管弱值概念广受争议，但在量子信息技术中已被广泛应用。例如中国科学技术大学研究团队在2013年基于弱值实现阿秒量级的高精度时间延时测量，以及最近实现纠缠系统波函数的直接表征。由于弱测量对系统状态的破坏可以做到最小，该技术在探索量子力学基本问题方面同样被广泛使用，例如测量微观粒子的波姆轨迹，以及观测杨氏双缝中非局域的动量传递。