Pengukuran kuantum ialah konsep asas dalam mekanik kuantum, memainkan peranan penting dalam mengekstrak maklumat daripada sistem kuantum. Persoalan sama ada pengukuran kuantum perlu dibuat dengan cara yang tidak mengganggu sistem kuantum yang diukur adalah isu utama dalam teori maklumat kuantum. Untuk menangani persoalan ini, adalah penting untuk menyelidiki prinsip pengukuran kuantum dan implikasinya terhadap keadaan sistem yang diukur.
Dalam mekanik kuantum, tindakan pengukuran sememangnya berbeza daripada fizik klasik. Menurut tafsiran Copenhagen, pengukuran menyebabkan fungsi gelombang sistem kuantum runtuh menjadi salah satu keadaan eigen yang mungkin bagi yang boleh diperhatikan diukur. Keruntuhan ini membawa kepada hasil yang pasti, yang secara kebarangkalian ditentukan oleh keadaan sistem sebelum pengukuran.
Salah satu ciri utama pengukuran kuantum ialah konsep superposisi. Sistem kuantum boleh wujud dalam superposisi berbilang keadaan secara serentak, diwakili oleh gabungan linear keadaan asas. Apabila pengukuran dilakukan pada sistem dalam superposisi, hasil pengukuran sepadan dengan salah satu keadaan yang mungkin, dan sistem runtuh ke dalam keadaan itu. Keruntuhan ini mengubah keadaan kuantum sistem, yang membawa kepada gangguan dalam keadaan asalnya.
Isu mengganggu sistem kuantum yang diukur semasa pengukuran amat relevan dalam tugas pemprosesan maklumat kuantum seperti pengkomputeran kuantum dan komunikasi kuantum. Dalam aplikasi ini, memelihara keselarasan dan superposisi keadaan kuantum adalah penting untuk melaksanakan algoritma kuantum dengan cekap dan tepat.
Prinsip pengukuran kuantum bukan perobohan (QND) menawarkan cara untuk mengekstrak maklumat daripada sistem kuantum tanpa mengganggu keadaannya dengan ketara. Dalam pengukuran QND, yang boleh diperhatikan diukur berulang-alik dengan Hamiltonian sistem, memastikan proses pengukuran tidak menyebabkan keruntuhan keadaan sistem. Sifat ini membenarkan pengukuran berulang pada sistem kuantum yang sama tanpa mengubah keadaan kuantumnya dengan ketara.
Walau bagaimanapun, mencapai pengukuran QND dalam amalan adalah mencabar disebabkan oleh pelbagai faktor seperti bunyi persekitaran, penyahkoheren dan batasan teknik pengukuran semasa. Penyelidik sedang aktif meneroka pendekatan baru untuk meningkatkan ketepatan dan tidak invasif pengukuran kuantum untuk meminimumkan gangguan kepada sistem yang diukur.
Persoalan sama ada pengukuran kuantum perlu dibuat dengan cara yang tidak mengganggu sistem kuantum yang diukur adalah isu yang kompleks dengan implikasi untuk pemprosesan maklumat kuantum dan teknologi kuantum. Mengimbangi keperluan untuk mengekstrak maklumat dengan keperluan memelihara koheren kuantum sistem menimbulkan cabaran yang ketara dalam bidang maklumat kuantum.
Soalan dan jawapan terbaru lain mengenai Asas Maklumat Kuantum EITC/QI/QIF:
- Bagaimana get kuantum negasi (kuantum NOT atau get Pauli-X) beroperasi?
- Mengapa gerbang Hadamard boleh diterbalikkan sendiri?
- Jika mengukur qubit pertama keadaan Bell dalam asas tertentu dan kemudian mengukur qubit ke-1 dalam asas yang diputar oleh sudut tertentu theta, kebarangkalian bahawa anda akan memperoleh unjuran kepada vektor yang sepadan adalah sama dengan kuasa dua sinus theta?
- Berapa banyak bit maklumat klasik yang diperlukan untuk menerangkan keadaan superposisi qubit sewenang-wenangnya?
- Berapa banyak dimensi mempunyai ruang 3 qubit?
- Adakah ukuran qubit memusnahkan superposisi kuantumnya?
- Bolehkah gerbang kuantum mempunyai lebih banyak input daripada output sama seperti get klasik?
- Adakah keluarga universal gerbang kuantum termasuk gerbang CNOT dan gerbang Hadamard?
- Apakah eksperimen celah dua?
- Adakah memutarkan penapis polarisasi bersamaan dengan menukar asas pengukuran polarisasi foton?
Lihat lebih banyak soalan dan jawapan dalam Asas Maklumat Kuantum EITC/QI/QIF