形式體系與希爾伯特空間

右矢

右矢,寫作 |ψ⟩,是狄拉克符號中表示量子態的記號。你可以粗略地把它想像成一列數字——希爾伯特空間裡的一個向量——不過括號裡的標籤只是這個態的名字,本身並不是數。無論你在豎線與尖角之間寫下什麼,|上⟩、|0⟩、|基態⟩,所命名的都是系統可以處於的某個特定的態。

右矢之所以表現得像向量,正是因為它本來就是向量。你可以把兩個右矢相加,構成一個新的合法的態 |ψ⟩ + |φ⟩,也可以用一個複數去乘一個右矢,把它重新縮放。疊加正是這樣寫下來的:一個既有幾分自旋朝上、又有幾分自旋朝下的電子,無非就是兩個右矢之和,複係數告訴你每一份各佔多少分量。

右矢有一個搭檔,即左矢 ⟨ψ|,它棲身於一個相伴的空間,並透過內積從右矢中提取出數。右矢本身是這個態全部量子資訊的載體;當它被寫成分量時長什麼樣,取決於你選取哪個基底,但作為抽象對象的右矢,凌駕於任何具體選擇之上。

|ψ⟩ = α|0⟩ + β|1⟩ (α, β complex)

右矢可以是一個疊加:複係數 α 與 β 決定它包含每個基底態的多少。

兩個僅相差一個大小為一的整體複因子的右矢,如 |ψ⟩ 與 e^(iθ)|ψ⟩,描述的是完全相同的物理態。這個整體相位永遠無法被測量,所以一個物理態其實是一條射線,而非單獨一個右矢。

又稱
ket vector态矢刃矢