[量子计算]如何理解量子中的叠加态

引子

如果看了我入门第一篇文章的[量子计算]量子计算常用高频词汇集的同学应该会感到很疑惑，到底叠加态是个什么鬼。
根据上文的解释：
态叠加原理（Superposition principle）：假若一个量子系统的量子态可以是几种不同量子态中的任意一种，则它们的归一化线性组合也可以是其量子态。称这线性组合为“叠加态”。假设组成叠加态的几种量子态相互正交，则这量子系统处于其中任意量子态的概率是对应权值的绝对值平方。

实验

用大白话来说，比如我们做如下的一个实验（MIT课程中的思想实验）。

一个白色的W粒子，通过测试硬度的H盒子有两条路可以走。如果粒子属性是H硬的，则一条向上，经过镜子后通过特殊装置，然后从颜色测试的盒子C出来。如果粒子属性是S软的，则一条向右，经过镜子后通过特殊装置，然后从颜色测试的盒子C出来。
那么，根据微观世界量子W的行为，它既不是走的上面，也不是走的下面。更不是同时两条路都走了。而是这个粒子没有单独走任何一条路，其自身似乎有分身术一般，两条路都有走的可能，且概率是50%。

好吧，很多同学会问，毕竟只是一个粒子，我打开装置自己看看到底是不是一次性两条都走。结果观测后，粒子只走一条路。那么会反驳上述的结论错误。这里就不得不提量子的一个特殊属性，即其本身属性受观测者的影响。如果在整个行为过程中有观测者，则结果会塌缩成经典行为，则不是上述的两条路都走的50%可能而是百分之百只走了其中一条。
正是因为这个特性，让量子如此特别，也让量子的叠加态显得神秘。

结论

所谓量子叠加态即在未被观测的情况下其状态是动态的，如上述实验中一个量子W的状态可以同时为硬H也可以为软S，其颜色可以同时为白色W也可以为黑色B，其概率有一定值。其处于被观测之时，会粒子本身某被观测属性会坍塌成一种，即原本概率会坍塌成100%而显性成某一特定状态。
举个栗子，虐猫狂人薛定谔的盒子中，在未观测之时，猫是死的，同时也是活得。但我们去观测的时候，猫一定会处于要么肯定是死的，要么肯定是活的。不会处于不死不活这种玄妙的状态。（笑）