布洛赫球

布洛赫球是一幅图像，它让你能把单个自旋 ½ 粒子（或任何二能级量子系统）的状态，看成一个普通球面上的一个点。北极是自旋向上，南极是自旋向下，球面上其余每一个点都代表两者的某种叠加。原本难以图示的两个复数，化作了指向地球仪上某处的一支简单箭头。

赤道上的点是向上与向下的等权叠加，彼此只在相位上有别，而这相位就读作绕赤道的角度。这便把两个振幅之间抽象的相位，变成了一个看得见的方向。一个在空间中真正指向某个罗盘方向的自旋，恰好落在球面上与之对应的那一点，因此这幅图像妙在极其直观。

在布洛赫球上，对自旋的操作变成了对球的转动，这正是它成为量子计算日常主力的原因。磁场让箭头绕某轴稳定转动，即进动；一个量子门则是绕选定角度的一次精确转动。纯态住在球面上，而内部代表带有某种经典不确定性的混合态，于是整个球便映出了一个量子比特的全部范围。