量子態

在量子力學裏 ， 量子態  指的是量子系統的狀態 。 態向量可以用來抽象地表示量子態 。 採用狄拉克標記 ， 態向量表示爲右矢 ； 其中 ， 在符號內部的希臘字母可以是任何符號 ， 字母 ， 數字 ， 或單字 。 例如 ， 在計算氫原子能譜時 ， 能級與主量子數有關 ， 所以 ， 每個量子態的態向量可以表示爲 。 一般而言 ， 量子態可以是純態或混合態 。 上述案例是純態 。 混合態是由很多純態組成的機率混合 。 不同的組合可能會組成同樣的混合態 。 當量子態是混合態時 ， 可以用密度矩陣做數學描述 ， 這密度矩陣實際給出的是機率 ， 不是密度 。 純態也可以用密度矩陣表示 。 哥本哈根詮釋以操作定義的方法對量子態做定義 ： 量子態可以從一系列製備程序來辨認 ， 即這程序所製成的量子系統擁有這量子態 。 例如 ， 使用z - 軸方向的斯特恩 - 革拉赫實驗儀器 ， 如右圖所示 ， 可以將入射的銀原子束 ， 依照自旋的z - 分量分裂成兩道 ， 一道的爲上旋 ， 量子態爲或 ， 另一道的爲下旋 ， 量子態爲或 ， 這樣 ， 可以製備成量子態爲的銀原子束 ， 或量子態爲的銀原子束 。 銀原子自旋態向量存在於二維希爾伯特空間 。 對於這純態案例 ， 相關的態向量是二維復值向量 ， 長度爲1 ： 。 在測量一個量子系統之前 ， 量子理論通常只給出測量結果的機率分佈 ， 這機率分佈的形式完全由量子態 、 相關的可觀察量來決定 。 對於純態或混合態 ， 都可以從密度矩陣計算出這機率分佈 。 另外 ， 還有很多種不同的量子力學詮釋 。 根據實在論詮釋 ， 一個量子系統的量子態完整描述了這個量子系統 。 量子態囊括了所有關於這系統的描述 。 實證詮釋闡明 ， 量子態只與對於量子系統做觀察所得到的實驗數據有關 。 按照系綜詮釋 ， 量子態代表一個系綜的在同樣狀況下製備而成的量子系統 ， 它不適用於單獨量子系統 。