纯态
量子力学
在量子力学当中,纯态由一个相同统计系综(ensemble)所构成,而相对于纯态的混态(mixed state)则可以分解两个以上的系综。在量子力学中有诸多表示型(formalism),一个量子态可由密度矩阵或称密度算符表示,区分纯态和混态的方法即可由此得之。纯态S可用狄拉克符号的右括矢量表示:
或写成密度矩阵表示型则为:
给定的量子态对应不同的右矢(相差一个相位),,但对应唯一的密度矩阵,从这个角度说,密度矩阵表示更为经济[1]。由此推广,可以用密度矩阵表示定义更一般的态,
其中,是一组(不一定互相正交的)纯态,且并满足。注意数并不受希尔伯特空间维数的限制。
混态
对于密度矩阵表述的量子态,若其不能写作纯态的密度矩阵(其中且),则称作混态。
区分纯态与混态
区分纯态与混态的方法要利用到。表示对矩阵取对角线元素和(trace),将纯态和混态做归一化动作,使得之值皆会是1。
而两者不同处在于:归一化过的纯态,而归一化过的混态则,和不同,由此得以辨别出纯态与混态。
参阅
- 密度矩阵
参考资料
- {S. VanEnk, "Mixed states and pure states," [Online Note]. University of Oregon. Available: https://pages.uoregon.edu/svanenk/solutions/Mixed_states.pdf (页面存档备份,存于) [Accessed: September 25, 2023]}
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