Sistema quântico de dois estados

Na mecânica quântica, um sistema de dois estados (também conhecido como sistema de dois níveis) é um sistema quântico que pode existir em qualquer superposição quântica de dois estados quânticos independentes (fisicamente distinguíveis). O espaço de Hilbert descrevendo tal sistema é bidimensional. Portanto, uma base completa que liga o espaço consistirá em dois estados independentes. Qualquer sistema de dois estados também pode ser visto como um qubit.

Representação do sistema quântico de dois estados

O estado de um sistema quântico de dois estados pode ser descrito por um espaço bidimensional complexo de Hilbert. Isso significa que cada vetor de estado $|\psi ⟩$ é representado por duas coordenadas complexas:

$|\psi ⟩=\left(\begin{array}{c}{c}_1\\ c_2\end{array}\right)=c_1\left(\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right)+c_2\left(\begin{array}{c}0\\ 1\end{array}\right);$ onde, $c_1$ and $c_2$ são as coordenadas.

Se os vetores são normalizados, $c_1$ e $c_2$ são relacionados por ${|c_1|}^2+{|c_2|}^2=1$. Os vetores base são representados como $|0⟩=\left(\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right)$ e $|1⟩=\left(\begin{array}{c}0\\ 1\end{array}\right)$ Todas as grandezas físicas observáveis associadas a este sistema são matrizes Hermitianas 2 $\times$ 2 . O Hamiltoniano do sistema é também uma matriz Hermitiana 2 $\times$ 2.