量子世界的神秘之处在于，它所勾画的实事是在人类宏观感知下难以辨识的。为了解释这种反常识的东西，化学学家提出了许多理论、各种演绎。现在这种专业术语随着量子科技的发展早已渐渐渗透到了大众视野，“纠缠”、“测量”、“退相干”，等等，神秘且冗长。但本文尝试不用数学公式来解释，而是变身一名观察者步入二维世界，瞧瞧量子世界里“抛硬币”是哪些样，以帮助我们理解量子热学。
Goddoesnotplaydicewiththe.
——爱因斯坦
“遇事不决，量子热学”，这话说得好像量子热学是门抛硬币的学问似的。而实际情况呢？呃……其实差不多还真是这样。许多量子热学的神秘表现，都可以通过一个抛硬币的场景来辅助理解认识。
量子世界与精典世界最明显的差异，就是这些在精典世界中非此即彼的不同状态，在量子世界中却弄成了同一状态的不同侧面。如同在空中旋转的硬币，正面向上和背面向上的两种状态同时存在其中。或则更确切地说，空中的硬币虽然处在“转动态”，它由“正面态”和“背面态”叠加而成。
其实，这个比喻也有不恰当的地方，那就是“转动态”的可见性。普通的硬币虽然仍未落地，我们依然才能看到它在空中旋转的样子。而量子系统的叠加态，则是一种不可见的对象。我们只能通过检测，促使量子硬币停止转动，就能得到一个可见的结果。
为了让这个比喻更恰当，我们姑且把自己想像成只懂得前后左右，而不懂得上下的二维生物，这时我们就很难直观地理解硬币在三维空间中的翻滚运动。不过，假如少掉的维度没有影响我们的话，我们依然可以通过实验观察和逻辑推理构建起硬币翻滚的理论模型。为了在物理上描述它，我们就须要使用一些额外的自由度，这就是量子热学中为何总是出现虚数i的诱因。这些i所代表的，正是我们的感知未能触碰，只能逻辑推演的额外自由度。这种额外自由度假如还具备一些对称性的话，在数学上就被称为“规范自由度”。
有个很重要的规范自由度，就是量子态的“相位”，它描画着整个量子态随时间的演进。这也十分像空中旋转的硬币，其空中姿态的不断变化，刚好也是由转动的相位来描述。
通过抛硬币的比喻，我们除了可以想像单个量子的演进，还可以进一步理解量子之间的互相作用。具体而言，就是量子之间的纠缠关系。最极端的一种纠缠关系，就相当于把两个硬币粘在一起。这样它们似乎仍在不停转动，但彼此之间的相对状态却弄成了完全确定的样子。其中一个正面向上的时侯，另一个也总是正面或背面向上。不过纠缠关系有许多种，其中大部份并没有那么绝对，而是稍有松动的挛缩。其中一个硬币正面向上时，另一个仍可以在一定范围内晃动。
这种或松散或牢靠的纠缠关系，是因何构建上去的呢？缘由就在于它们彼此之间的能量交换。化学上所说的互相作用，其实质就是指能量交换的意思。而每一份从A传递到B的能量，本身也可以被看做是一个量子。所以在专业术语中，我们会听到“通过交换玻骰子传递互相作用”这样的说法。那些离开A抵达B的能量包，除了携带了A的能量，也同时携带着A的转动状态。于是，当能量包被B获取以后，也就或多或少的影响了B的转动状态。纠缠关系便这样构建了上去。
利用前面那些图象的辅助，我们如今就可以尝试理解一下，量子热学中被误会最多的“量子检测”问题。在量子热学诞生之初，人们只晓得量子态在被检测时会塌缩成精典态，并且塌缩过程是顿时完成的某种机率性选择。虽然这个过程十分不讲道理，甚至冥冥中透着股“精神决定物质”的气味。
虽然量子热学早已出现了一百多年，但至今依然有人以为，薛定谔的猫是在被观察的顿时突然塌缩成死或则活的状态量子物理三大理论量子纠缠观察者原理，只要不被观察猫就处在既死又活的叠加态。于是一堆奇怪的问题就被随后提了下来：
“如果是盲人在做实验，会影响猫的死活吗？”
“如果猫自己观察了自己，也算是化学检测吗？”
“太空深处一块未曾被观察过的石头真实存在吗？”
“宇宙是因为人类的观察才成为现下的样子的吗？”
……
类似的问题在网上反复出现，虽然量子热学根本没有这么怪异。叠加态的消失，完全可以简单地理解为转动的硬币落到了地面上，因而停止了转动彻底弄成精典状态。仅此而已。
但是为何硬币的转动会停止呢？缘由就在于检测这个动作使转动的硬币与我们的实验设备发生了互相作用，完善了纠缠关系。别忘了我们和实验设备都处在一个二维世界里，所以这种黏稠糊的纠缠关系也就把三维空间里转动的硬币生玄参拉平，最终老老实实地躺下我们这个二维世界里，弄成了纯粹的精典态。
自此我们晓得，粒子从叠加态退化成精典态的过程，并不是雷人的顿时塌缩，而是须要经历一个弛豫时间的化学过程。只不过这个过程时间极短，我们难以感知罢了。并且，这个过程也与人的认知意识无关，只要发生足够多的能量交换，叠加态才会被环境拉平，退化成精典态。明白了这一点以后，我们就不要再用容易造成误会的“塌缩”来描述这个过程了，而应当使用“退相干”这个词。
另外量子物理三大理论量子纠缠观察者原理，这个图象能够帮我们理解其他一些量子热学中的特点。诸如不确定性原理，无非就是把硬币换成色子，它的一些侧面与另外一些侧面互相垂直，所以当其中一个侧面被我们这个二维世界拉平的时侯，其它与其垂直的侧面对我们来说就显得彻底不可检测了。
最后须要非常说明的是，量子检测这个动作会改变被检测对象的状态，这是身处二维世界的我们不得不面对的无奈。当我们在量子计算机中使用量子比特记录和处理信息时，如同在使用时刻转动的硬币，而不是躺平在地面上的精典比特。此时，我们不能像使用精典计算机那样随意读取比特中的信息。由于每次读取就会不可防止地破坏硬币的转动，也就破坏了量子比特中的信息。
所谓的量子估算过程，是在不进行检测的前提下，当心翼翼地对其转动姿态进行各类调整，即执行算法。而最终的读数，只能在所有估算过程结束以后一次性进行。若果在过程中，某个量子比特不慎与环境发生了作用，还会出现退相干，量子信息就受到了破坏。为了防止这些情况，研究者们不断找寻各类办法。工艺上的常见手段就是尽量减少环境湿度，这样可以降低量子发射和吸收能量包的机率。同时在原理上，研究者也在找寻比较牢靠的量子态作为信息载体，例如拓扑量子态，可以在较高湿度时仍能保持自己的信息不被破坏。
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