布洛赫球

布洛赫球是一幅圖像，它讓你能把單個自旋 ½ 粒子（或任何二能級量子系統）的狀態，看成一個普通球面上的一個點。北極是自旋向上，南極是自旋向下，球面上其餘每一個點都代表兩者的某種疊加。原本難以圖示的兩個複數，化作了指向地球儀上某處的一支簡單箭頭。

赤道上的點是向上與向下的等權疊加，彼此只在相位上有別，而這相位就讀作繞赤道的角度。這便把兩個振幅之間抽象的相位，變成了一個看得見的方向。一個在空間中真正指向某個羅盤方向的自旋，恰好落在球面上與之對應的那一點，因此這幅圖像妙在極其直觀。

在布洛赫球上，對自旋的操作變成了對球的轉動，這正是它成為量子計算日常主力的原因。磁場讓箭頭繞某軸穩定轉動，即進動；一個量子閘則是繞選定角度的一次精確轉動。純態住在球面上，而內部代表帶有某種經典不確定性的混合態，於是整個球便映出了一個量子位元的全部範圍。