在量子力学里,一个量子系统的量子态可以抽象地用态矢量来表示。态矢量存在于内积空间。定义内积空间为增添了一个额外的内积结构的矢量空间。态矢量满足矢量空间所有的公理。态矢量是一种特殊的矢量,它也允许内积的运算。态矢量的范数是1,是一个单位矢量。标记量子态的态矢量为。
每一个内积空间都有单范正交基。态矢量是单范正交基的所有基矢量的线性组合:
- ;
其中,是单范正交基的基矢量,是单范正交基的基数,是复值的系数,是的分量,是投射于基矢量的分量,也是处于的概率幅。
换一种方法表达:
- 。
在狄拉克标记方法里,态矢量称为右矢。对应的左矢为,是右矢的厄米共轭,用方程表达为
- ;
其中,象征为取厄米共轭。
设定两个态矢量,。定义内积为
- 。
这内积的结果是一个复数。
性质
1)共轭复数
内积 是 内积 的共轭复数:
- 。
2)归一性
定义 内积 的平方根为 的范数,标记为 。由于态矢量满足归一性,态矢量的范数必定等于1:
- 。
3)柯西-施瓦茨不等式
柯西-施瓦茨不等式阐明:
- 。
参考文献