在量子力學裏,一個量子系統的量子態可以抽象地用態向量來表示。態向量存在於內積空間。定義內積空間為增添了一個額外的內積結構的向量空間。態向量滿足向量空間所有的公理。態向量是一種特殊的向量,它也允許內積的運算。態向量的範數是1,是一個單位向量。標記量子態的態向量為。
每一個內積空間都有單範正交基。態向量是單範正交基的所有基向量的線性組合:
- ;
其中,是單範正交基的基向量,是單範正交基的基數,是複值的係數,是的分量,是投射於基向量的分量,也是處於的機率幅。
換一種方法表達:
- 。
在狄拉克標記方法裏,態向量稱為右矢。對應的左矢為,是右矢的厄米共軛,用方程式表達為
- ;
其中,象徵為取厄米共軛。
設定兩個態向量,。定義內積為
- 。
這內積的結果是一個複數。
性質
1)共軛複數
內積 是 內積 的共軛複數:
- 。
2)歸一性
定義 內積 的平方根為 的範數,標記為 。由於態向量滿足歸一性,態向量的範數必定等於1:
- 。
3)柯西-施瓦茨不等式
柯西-施瓦茨不等式闡明:
- 。
參考文獻