在量子力學(xué)中，量子漲落（英語：quantum fluctuation。或量子真空漲落，真空漲落）是在空間任意位置對(duì)于能量的暫時(shí)變化。從海森伯格的不確定性原理可以推導(dǎo)出這結(jié)論。
解釋
首先什么是漲落，比如我們測(cè)一根火柴棍的長(zhǎng)度，測(cè)量了十次，每次都可能不一樣，記作，我們可以對(duì)它們求個(gè)平均：
每一次對(duì)火柴棍的測(cè)量和平均值有個(gè)偏差，即
可正可負(fù)，10個(gè)描述了每次測(cè)量對(duì)測(cè)量平均值的偏離。有時(shí)我們希望用一個(gè)指標(biāo)來描述對(duì)測(cè)量平均值的偏離，最直接的想法是用平均，即
但由于每次偏離是隨機(jī)的，如此定義的偏離的平均是0。合理的定義是對(duì)偏離的大小做平均，所謂偏離的大小是偏離的絕對(duì)值。這可以看做是先平方再開方：
為什么不直接使用，是因?yàn)檫@樣做量綱就不對(duì)了，的量綱是面積，開方后才是長(zhǎng)度。考慮到我們測(cè)量了十次，偏離的大小定義為：
在以上例子中，每次測(cè)量的偏離就是漲落，而就是對(duì)漲落大小的一個(gè)估計(jì)。
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正式開始解釋什么是量子漲落。首先量子力學(xué)研究的是波函數(shù)：
假如我們測(cè)量粒子的位置，粒子的位置在哪里我們也不知道，我們只知道粒子出現(xiàn)在位置x的幾率密度是。平均位置就是：
在量子力學(xué)中，粒子出現(xiàn)在任意位置都是有可能的，此時(shí)對(duì)平均位置的偏離是：
可正可負(fù)，對(duì)上式求量子力學(xué)平均為0，
有意義的是偏離的大小，即絕對(duì)值：
可以先對(duì)求平方，再求量子力學(xué)平均，然后再開方：
位置對(duì)量子力學(xué)平均值的偏離也叫漲落，漲落的大小由表征，由于這種偏離是由量子力學(xué)的本質(zhì)特征——波函數(shù)決定，所以我們管這種漲落叫量子漲落。
意義
量子漲落看似違反了能量守恒定律，但這種漲落發(fā)生在空間中的任何地方，而且能量存在的時(shí)間非常短，時(shí)刻一到，它就要消失，所以在大尺度上，能量守恒定律并沒有被破壞。不過，上世紀(jì)60年代末，有人想到一種可能性：物質(zhì)或能量的萬有引力本身具有負(fù)的能量（因?yàn)橐κ俏Γ僭O(shè)無限遠(yuǎn)的勢(shì)能是0，那么當(dāng)物體靠近后因?yàn)橐ψ龉κ沟闷鋭?shì)能為負(fù)值）。當(dāng)漲落產(chǎn)生的能量產(chǎn)生的瞬間，它又產(chǎn)生了一個(gè)引力場(chǎng)，引力的負(fù)能量與物質(zhì)（或能量本身）對(duì)應(yīng)的正能量互相抵消，使整個(gè)系統(tǒng)看起來并沒有多出能量，所以量子漲落沒有違反能量守恒定律。
算法
量子退火（英語：Quantum 退火）是一種量子漲落特性的次經(jīng)驗(yàn)算法，可以在目標(biāo)方程擁有多組候選解答的情況下，找到全局最優(yōu)解。量子退火主要用于解決離散空間有多個(gè)局部最小值的問題(組合優(yōu)化問題)，像是尋找自旋玻璃的基態(tài)。
量子退火首先從具有相等權(quán)重的所有可能狀態(tài)（候選狀態(tài)）的疊加態(tài)開始，接著，系統(tǒng)隨著含時(shí)薛定諤方程演化。根據(jù)橫向場(chǎng)的時(shí)間依賴強(qiáng)度，導(dǎo)致了狀態(tài)之間的量子隧穿，造成所有候選狀態(tài)的機(jī)率幅不斷改變，實(shí)現(xiàn)量子并行性。如果橫場(chǎng)的變化速度足夠慢，則系統(tǒng)保持接近瞬時(shí)哈密頓量的基態(tài)，即絕熱量子計(jì)算。如果橫場(chǎng)的變化速度加快，則系統(tǒng)可能暫時(shí)離開基態(tài)，但是在最終問題哈密頓量的基態(tài)下產(chǎn)生更高的可能性，即diabatic量子計(jì)算。橫向場(chǎng)最終被關(guān)閉，且系統(tǒng)預(yù)計(jì)將達(dá)到與原來最優(yōu)化問題的解相對(duì)應(yīng)的經(jīng)典易辛模型的基態(tài)。在最初的理論被提出之后，隨即有了隨機(jī)磁體量子退火成功的實(shí)驗(yàn)證明。
參考資料 >