kvanttimuotoa

Kvanttimuoto tarkoittaa kvanttisen järjestelmän tilan kuvausta. Se määrittelee, mitä mittaustuloksia järjestelmä voi antaa ja millä todennäköisyyksillä ne esiintyvät. Kvanttimuotoja jaetaan puhtaisiin tiloihin, joita kuvataan tilavektoreilla |ψ⟩, sekä sekoitettuihin tiloihin, joita kuvaa tiheysmatriisi ρ.

Puhdas tila antaa täydellisen kuvan järjestelmästä; ominaisuudet voivat ilmetä superpositiona. Sekoitetut tilat ovat tilan tilallinen sekoitus ja ne kuvataan tiheysmatriisilla ρ, jonka Tr(ρ)=1 ja ρ on positiivisesti määritelty.

Ajan kehitys on tavallisesti unitaarinen: puhtaille tiloille iħ d|ψ⟩/dt = H|ψ⟩. Sekoitetuille tiloille evoluutio on dρ/dt = -(i/ħ)[H,ρ], sekä mahdolliset dissipatiiviset termit avoimissa järjestelmissä. Mittauksessa tilasta saadaan havainto P_a, todennäköisyys p(a)=Tr(ρ P_a) = ⟨a|ρ|a⟩. Mittaamisen jälkeen tila päivittyy projektioiden mukaisesti.

Kvanttimuodon käsite on keskeinen kvanttitietojärjestelmissä, kuten kubiteissa, sekä kvantti-informaation prosesseissa ja kvantkemiassa, joissa tilan kuvaus määrittää järjestelmän ominaisuudet ja käyttäytymisen.