關係性量子力學

關係性量子力學是1994年由卡洛·羅威利提出，這個想法主要受到狹義相對論的激勵，並採用到約翰·惠勒對量子資訊的一些看法。

基本介紹

• 中文名：關係性量子力學
• 領域：計算機

簡介

關係性量子力學（英語：Relational quantum mechanics，RQM）是一種量子力學詮釋，此理論認為量子系統的量子態是隨觀察者而變的；也就是說，量子態是觀察者與系統之間的關係。此一詮釋最早是由卡洛·羅威利在一份1994年的預印本中提出，爾後由許多理論物理學家擴充。這個想法主要受到狹義相對論的激勵，其闡述了觀察到的細節隨不同參考系的觀察者而變，並採用到約翰·惠勒對量子資訊的一些看法。

量子力學詮釋

量子力學已通過全面、嚴謹的實驗驗證，但應該如何詮釋這些實驗結果，從此又可對大自然的根本運作方式得出如何的結論，眾說紛紜。林林總總的理解方式，統稱為量子力學詮釋。諸多學派的爭議點包括，量子力學可否理解為決定性理論，量子力學的哪些方面是“真實存在”的，等等。

物理學家和物理哲學家都對這一問題特別關注。對量子力學的詮釋，一般被視為對量子力學之數學表述的詮釋，也就是為理論中的各個數學概念賦予現實的物理意義。

“波函式”、“矩陣力學”等量子理論術語的定義曾經過數個階段的發展。例如，埃爾溫·薛丁格最初把電子波函式看作是抹散於場中的電子電荷密度，而馬克斯·玻恩則把它詮釋為分布於場中的電子機率密度。

哥本哈根詮釋在早期最廣為接受。隨著量子退相干概念在科學界中普及，多世界詮釋的認受性也逐漸提高。嚴格的形式論觀點認為應避諱對量子理論進行詮釋，但有科學家提出了一些可證偽實驗，如測量人工智慧意識和利用量子電腦等，有望在將來能判斷各種詮釋的真偽。

Schlosshauer等人在2011年“量子物理與現實之本質”會議上進行了一項調查，粗略地總結了1990年代至2000年代主流觀點的發展。他們亦引用了馬克斯·泰格馬克於1997年“量子理論之根本問題”會議上進行的一項相似的非正式調查。結論是，“哥本哈根詮釋依然占統治地位”，其支持率最高（42%），其次為逐漸進入主流的多世界詮釋。

量子態

在量子力學里，量子態（英語：quantum state）指的是量子系統的狀態。態矢量可以用來抽像地表示量子態。採用狄拉克標記，態矢量表示為右矢{\displaystyle |\psi \rangle }；其中，在符號內部的希臘字母{\displaystyle \psi }可以是任何符號，字母，數字，或單字。例如，在計算氫原子能譜時，能級與主量子數{\displaystyle n}有關，所以，每個量子態的態矢量可以表示為{\displaystyle |n\rangle }。

一般而言，量子態可以是純態或混合態。上述案例是純態。混合態是由很多純態組成的機率混合。不同的組合可能會組成同樣的混合態。當量子態是混合態時，可以用密度矩陣做數學描述，這密度矩陣實際給出的是機率，不是密度。純態也可以用密度矩陣表示。

量子信息

量子信息是以量子力學基本原理為基礎，把量子系統“狀態”所帶有的物理信息，進行計算、編碼和信息傳輸的全新信息方式。

量子信息最常見的單位是為量子比特（qubit）——也就是一個只有兩個狀態的量子系統。然而不同於經典數位狀態（其為離散），一個二狀態量子系統實際上可以在任何時間為兩個狀態的疊加態，這兩狀態也可以是本徵態。