Voici une ventilation des concepts clés:
État pur:
* Décrit un système avec un état quantique défini, représenté par une seule fonction d'onde.
* Exemple:un électron de spin-up est dans un état pur.
État mixte:
* Représente un système dont l'état est incertain, étant une combinaison probabiliste de plusieurs états purs.
* Exemple:un système avec 50% de chances d'être dans l'état de spin-up et 50% de chances d'être à l'état de rotation est dans un état mixte.
Opérateur de densité:
* Un outil mathématique utilisé pour décrire les états mixtes.
* C'est un opérateur hermitien qui représente la distribution de probabilité sur les états purs possibles du système.
* Les éléments diagonaux de l'opérateur de densité représentent les probabilités du système à chaque état pur.
Pourquoi les états mixtes surviennent:
* Informations incomplètes: Si nous avons des connaissances incomplètes sur un système, nous ne pouvons le décrire qu'à l'aide d'un état mixte.
* Interaction avec l'environnement: Les interactions avec l'environnement peuvent provoquer une décohérence, conduisant à un état mixte.
* Équilibre thermique: Les systèmes d'équilibre thermique sont généralement dans des états mixtes en raison des fluctuations thermiques de leurs composants.
Distinguer les états mixtes et purs:
* État pur: L'opérateur de densité est idempotent (son carré est égal à lui-même).
* État mixte: L'opérateur de densité n'est pas idempotent.
Exemples d'états mixtes:
* Un ensemble thermique d'atomes à une température spécifique.
* Un faisceau de lumière non polarisée.
* Un système qui a été mesuré, ce qui le fait s'effondrer à un état mixte.
Points clés:
* Les états mixtes représentent l'incertitude dans l'état quantique d'un système.
* Les opérateurs de densité sont utilisés pour décrire les états mixtes.
* Des états mixtes surviennent en raison de connaissances incomplètes, d'interaction avec l'environnement et d'équilibre thermique.
* Les états mixtes ne sont pas aussi spécifiques que les états purs, mais ils sont toujours essentiels pour comprendre les phénomènes quantiques.
Comprendre les états mixtes est crucial pour diverses applications dans la théorie de l'information quantique, l'informatique quantique et la mécanique statistique.
