第 2 课 · 希尔伯特空间的语言——狄拉克符号、内积、幺正演化与布洛赫球 · 模块一:基础与工具

右矢:状态是列矢量

  • 命题框:$|\psi\rangle = \alpha|0\rangle + \beta|1\rangle$ → 列矢量 $(\alpha,\, \beta)^{T}$;基矢 $|0\rangle = (1,\, 0)^{T}$、$|1\rangle = (0,\, 1)^{T}$(计算基)
  • 推导/演算:
    1. 展开即坐标:任意 $(x,\, y)^{T} = x\cdot(1,\, 0)^{T} + y\cdot(0,\, 1)^{T} = x|0\rangle + y|1\rangle$——线性组合 ↔ 列坐标一一对应
    2. 演算例(教材 §2.4):$|+\rangle$ 的列矢量 $(1/\sqrt{2},\, 1/\sqrt{2})^{T} = (1/\sqrt{2})|0\rangle + (1/\sqrt{2})|1\rangle$
    3. 维度计数:单比特态空间是二维复空间,最少需要 2 个基矢($|0\rangle$、$|1\rangle$ 恰好够用)
  • 结果框:右矢 = "量子态是列矢量"的记号封装——第 1 课的叠加态从这里进入矩阵运算
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