世界量子日丨量子测量和普通测量有什么区别？

4月14日是世界量子日。为什么选这个日子呢？这是因为自然界最基本的常数之一，普朗克常数，约等于4.14乘以10的-15次方电子伏特秒。正是普朗克常数，带我们进入了量子世界。

今天我们就来看看它的一个应用：量子测量。它和普通测量有什么区别？如果你在大街上直勾勾地盯着一个人看，可能就会把这个人给看毛了，他会问你，“你瞅啥？”这件事情可以避免吗？可以。你偷偷瞄两眼。这样，别人就不容易觉察到你在看他。

也就是说，经典的测量可以尽量不影响一个系统，所以，在经典物理学里面，测量是一种技术手段，不是物理理论的一部分。但是，在量子世界里，事情就没这么简单了。你的测量会改变系统。这是因为，当你用特定波长的光去探测系统，

光具有最小的能量单位，就是光量子，你不能再把一个光量子掰成两半。

配图来自于图虫网

这个和普朗克常数414有什么关系呢？光量子就是引入普朗克常数的原因。普朗克闻名世界的公式：能量等于普朗克常数乘以频率，普朗克常数就是光量子能量和频率的比。普朗克常数414的存在告诉我们，一般来说，测量总要对系统有一点干扰，而不是像经典测量一样，可以尽量不影响系统。所以说，我们要把测量，作为量子力学理论的一部分。

这里，我们说一般来说测量对系统有干扰，是因为其实，你也可以设计精巧的实验，让测量有的时候不影响系统。虽然我们不能把一个光量子掰成两半，但是，我们可以在测量当中使用一个光量子和零个光量子的叠加状态。这个称为量子非破坏性测量。这时候，会产生甚至在哲学上很令人吃惊的结论：我们有时候可以完全不触碰一个物体，却能探测这个物体的一些性质。这就是著名的量子拆炸弹光子炸弹测试思想实验。

虽然说量子测量对量子力学非常重要，为我们打开了奇妙量子世界的大门，但是它也没有网上传的那么神乎其神。网上有人说什么我们是否想要观测，这种意愿影响了客观世界，虽然量子力学诞生不久，有个别物理学家也想过类似的“意识决定测量结果”。但这是不靠谱的。

这里我要强调，量子测量是测量仪器和量子系统的相互作用，是物质和物质的相互作用，而不是我们“想要测量”这个念头，也不是我们“看到试验结果”这个思想活动，不是我们的思维直接和量子系统相互作用，不是说我们的精神直接作用在物质上。网上有些把量子测量和唯物唯心的哲学基本问题讨论联系起来，这是对量子测量的过度解读。

本文为科普中国·星空计划扶持作品

作者：王一

审核：张文卓（夸密量子创始人兼CEO、前墨子号卫星团队成员）

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

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