基本介紹
- 中文名：波函式塌縮
- 外文名：Wave function collapse
- 套用學科：物理
- 適用領域範圍：量子物理
簡介,波函式,量子退相干,
簡介
波函式坍縮指的是某些量子力學體系與外界發生某些作用後波函式發生突變，變為其中一個本徵態或有限個具有相同本徵值的本徵態的線性組合的現象。波函式坍縮可以用來解釋為何在單次測量中被測定的物理量的值是確定的，儘管多次測量中每次測量值可能都不同。
在某一些量子物理理論中，波函式的坍縮是量子系統遵守量子定律的兩種方法之一。波函式坍縮的真實性並沒有被完全地確定；科學家一直在爭論，波函式坍縮是這個世界的自然現象之一，還是僅是屬於某個現象的一部分，比如量子退相干的附屬現象。近年來，量子退相干已和波函式坍縮一起成為眾量子物理學家極力研究的理論之一。
波函式
在量子力學里，量子系統的量子態可以用波函式（英語：wave function）來描述。薛丁格方程設定波函式如何隨著時間流逝而演化。從數學角度來看，薛丁格方程乃是一種波動方程，因此，波函式具有類似波的性質。這說明了波函式這術語的命名原因。
量子退相干
在量子力學里，開放量子系統的量子相干性會因為與外在環境發生量子糾纏而隨著時間逐漸喪失，這效應稱為量子退相干（英語：Quantum decoherence），又稱為量子去相干。量子退相干是量子系統與環境因量子糾纏而產生的後果。由於量子相干性而產生的干涉現象會因為量子退相干而變得消失無蹤。量子退相干促使系統的量子行為變遷成為經典行為，這過程稱為“量子至經典變遷”（quantum-to-classical transition）。德國物理學者漢斯·澤賀最先於1970年提出量子退相干的概念。自1980年以來，量子退相干已成為熱門研究論題。
實際而言，不存在孤立系統，特別是不存在孤立巨觀系統，通過某種方式，每個量子系統都會持續地與外在環境耦合，發生量子糾纏，從而形成糾纏態。因此，量子退相干可以視為存在於量子系統內部的相干性隨著時間流易而退定域（delocalize）至量子系統與環境所組成的糾纏系統，換句話說，量子系統內部的幾個成分彼此之間的相位關係，會逐漸地退定域至整個系統，也就是說，量子系統的相位信息會持續地泄露至環境，從而有效地促使伴隨著相干性的干涉現象消失無蹤。
量子退相干能夠解釋為什麼不會觀察到干涉現象，但是，量子退相干能否解釋波函式坍縮的後果，這論題至今仍舊存在巨大爭議，一個很重要的原因就是，很難將這論題跟量子力學的詮釋做分割，而人們各自有各自青睞的詮釋。量子退相干是一種標準量子力學效應，關於它是否能夠解釋波函式坍縮的後果，存在有很多種觀點，大多數過於樂觀或過於悲觀的觀點，皆可追溯至對於量子退相干運作範圍的誤解。
量子退相干不是一種量子力學詮釋，而是利用量子力學分析獲得的結果。它嚴格遵守量子力學，並沒有對量子力學的基礎表述做任何修改。很多完成的量子實驗已證實量子退相干的存在與正確性。
在實現量子計算機方面，量子退相干是一種必須面對的挑戰，因為量子計算機的運作倚賴維持量子相干態的演化不被環境攪擾。簡言之，必需良好維持量子相干態與管控量子退相干，才能夠實際進行量子運算。
