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 $\vert \psi \rangle$ é representado por duas coordenadas complexas:

$|\psi \rangle ={\begin{pmatrix}c_{1}\\c_{2}\end{pmatrix}}=c_{1}{\begin{pmatrix}1\\0\end{pmatrix}}+c_{2}{\begin{pmatrix}0\\1\end{pmatrix}};$ 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 $|0\rangle ={\begin{pmatrix}1\\0\end{pmatrix}}$ e $|1\rangle ={\begin{pmatrix}0\\1\end{pmatrix}}$ 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.