Diferencia entre revisiones de «Estado cuántico»

Contenido eliminado Contenido añadido
Adición de nuevo subtítulo
Línea 47:
[[Dirac]] inventó una notación poderosa e intuitiva para capturar esta abstracción en una herramienta matemática conocida como la [[notación bra-ket]]. Se trata de una notación muy flexible, y permite notaciones formales muy adecuadas para la teoría. Por ejemplo, permite referirse a un |''átomo excitado''>, a <math>|\!\!\uparrow\rangle</math> para un sistema "con [[espín]] hacia arriba", o incluso a <math>|0\rangle</math> y <math>|1\rangle</math> al tratar con [[qubit]]s. Esto oculta la complejidad de la descripción matemática, que se revela cuando el estado se [[proyección|proyecta]] sobre una base de coordenadas. Por ejemplo, la notación compacta |1s>, que describe el [[átomo hidrogenoide]], se transforma en una función complicada en términos de [[polinomio de Laguerre|polinomios de Laguerre]] y [[armónico esférico|armónicos esféricos]] al proyectarlo en la base de los [[Vector (física)|vectores]] de posición |'''r'''>. La expresión resultante ''Ψ''('''r''')=<'''r'''|1s>, conocida como ''[[función de ondas]]'', es la representación espacial del estado cuántico, concretamente, su proyección en el espacio real. También son posibles otras representaciones, como la proyección en el espacio de momentos (o [[espacio recíproco]]). Las diferentes representaciones son diferentes facetas de un único objeto, el '''estado cuántico'''.
 
===Superposición de estados puros===
La superposición de estados puros es que superposiciones de ellos se pueden formar . Si |\alpha\rangle y |\beta\rangle son dos kets que corresponden a los estados cuánticos , el ket
<nowiki> </nowiki>c_\alpha |\alpha\rang+c_\beta|\beta\rang
<nowiki> </nowiki>es un estado cuántico diferente (posiblemente no normalizado) . Teniendo en cuenta que el estado cuántico depende de las amplitudes y fases (argumentos) de c_\alpha y c_\beta . En otras palabras, por ejemplo, a pesar de que |\psi\rang y e^{i\theta}|\psi\rang (θ siendo real) se corresponden con el mismo estado cuántico físico, no son intercambiables, ya que, por ejemplo, |\phi\rang+|\psi\rang y |\phi\rang+e^{i\theta}|\psi\rang no (en general ) corresponde al mismo estado físico. Sin embargo, |\phi\rang+|\psi\rang y e^{i\theta}(|\phi\rang+|\psi\rang) si corresponden con el mismo estado físico. Esto se describe a veces diciendo que los factores de fase "globales" no son físicos.
<nowiki> </nowiki>Un ejemplo de un fenómeno de interferencia cuántica que surge de la superposición es el experimento de doble rendija . El estado de fotones es una superposición de dos estados diferentes, uno de los cuales corresponde a los fotones de haber pasado a través de la ranura izquierda , y el otro correspondiente a la ranura derecha. La fase relativa de los dos estados tiene un valor que depende de la distancia de cada una de las dos rendijas . Dependiendo de cual sea la fase, la interferencia es constructiva en algunos lugares y destructiva en otros, creando el patrón de interferencia .
<nowiki> </nowiki>Otro ejemplo de la importancia de la fase relativa en superposición cuántica son las oscilaciones Rabi , donde la fase relativa de dos estados varía en el tiempo debido a la ecuación de Schrödinger. La superposición resultante termina oscilando entre dos estados diferentes.
== Estados degenerados y no-degenerados ==
Para muchos sistemas físicos para cada valor de la energía existe un único posible estado del sistema, en ese caso los estados de dicho sistema se llaman no degenerados. Sin embargo, en otros sistemas para algunas energías existe más de un estado posible con esa energía. Cuando para una determinada energía existe más de un estado cuántico posible, cada uno de los estados posibles se llama estado degenerado. El nivel de degeneración es el número de estados posibles.