量子状態
出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/07/11 22:31 UTC 版)
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量子状態(りょうしじょうたい、英: quantum state[1])とは、量子論で記述される系(量子系)に関する情報のことである。
これは系の物理量(可観測量、オブザーバブル)を測定したとき、その測定値のバラつき具合を表す確率によって定義される。
以下に述べるように、量子状態には、純粋状態と混合状態とがある。
定義
量子論では、全く同じように系を準備して、その系について全く同じように物理量(オブザーバブル)を測定しても、測定をするたびに、異なった測定値が得られうる。このことは、「(原理的には)物理量が定まっている」とする古典論とは明らかに異なる。よって古典論のように、物理量の一つの測定値から状態を定義(規定)するということができない。
そこで物理量
量子状態
出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2021/01/09 22:01 UTC 版)
量子力学において、対象とする系の完全な情報が得られている場合には、系の状態はヒルベルト空間における状態ベクトル |Ψ⟩ によって表される。このとき物理量 f の期待値は ⟨Ψ|^f|Ψ⟩ により得られる。 それに対し通常の量子統計力学では、系のひとつのマクロ状態に対応する量子状態は極めて多数あるのであって、物理量 f の期待値は密度行列 ρ を用いて、fρ のヒルベルト空間における対角和 Tr{ fρ } によって与えられると考える。これは、ありうる全てのエネルギー固有状態に対するアンサンブル平均を与える。しかし、適切な変換を施すことで、期待値がアンサンブル平均に漸近するような部分ヒルベルト空間上の純粋状態 (Thermal Pure Quantum state, TPQ) が得られることが知られている。
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