Sumário
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Salvando leitura…
A superfície de Bloch organizava estados, não orientações materiais

A esfera sem agulha

Spin e o feixe que escolheu apenas duas direções

Uma esfera violeta cresceu entre os analisadores. No polo norte estava |+z⟩; no sul, |−z⟩. Estados +x e −x ocupavam pontos opostos no equador, assim como +y e −y. Cada ponto da superfície representava um estado puro possível de um sistema de dois níveis.

Lia tentou colocar uma agulha dentro da esfera. O Arquivo recusou. O vetor de Bloch codifica amplitudes e fase relativa; não é necessariamente uma seta material girando no espaço. Para um spin físico, rotações espaciais têm relação direta com a esfera, mas as estatísticas continuam quânticas.

Um estado no ângulo polar θ e azimute φ podia ser escrito como cos(θ/2)|+z⟩+e^{iφ}sen(θ/2)|−z⟩. A latitude controlava os pesos na base z; a longitude era fase relativa, invisível numa medição z isolada mas observável ao escolher outro eixo.

Medir ao longo de uma direção m quando o vetor de Bloch aponta para n fornece P(+m)=(1+n·m)/2. Pontos iguais dão certeza positiva; pontos antipodais, certeza negativa; direções perpendiculares, meio a meio. A regra reunia todos os analisadores numa geometria compacta.

Estados mistos ocupavam o interior. Um vetor mais curto representava estatísticas que não podiam ser atribuídas a um único estado puro conhecido: talvez uma mistura clássica de preparações, talvez um subsistema emaranhado cujo parceiro foi ignorado. O centro fornecia meio a meio em qualquer eixo.

Tomás alertou que decomposições de um mesmo estado misto não são únicas. O centro pode ser descrito como metade +z e metade −z ou metade +x e metade −x. A matriz densidade, não uma história particular de ignorância, reúne tudo o que as medições locais podem distinguir.

Sem agulha, a esfera tornou-se mais útil. Ela não prometia uma orientação clássica escondida; mostrava como preparar, girar e medir um qubit. Lia ainda não sabia, mas a mesma geometria reapareceria no laboratório de programação quântica como mapa das portas de um único qubit.

Fontes desta página

  1. Wolfgang Pauli (1927). Zur Quantenmechanik des magnetischen Elektrons.Zeitschrift für Physik, 43, 601–623. Formula a mecânica do elétron magnético com duas amplitudes e projeções intrínsecas +ħ/2 e −ħ/2 numa direção escolhida.
  2. George Eugene Uhlenbeck e Samuel Goudsmit (1925). Ersetzung der Hypothese vom unmechanischen Zwang durch eine Forderung bezüglich des inneren Verhaltens jedes einzelnen Elektrons.Die Naturwissenschaften, 13, 953–954. Comunicação que propõe um grau de liberdade interno do elétron associado a momento angular e momento magnético.
  3. Max Born (1926). Quantenmechanik der Stoßvorgänge.Zeitschrift für Physik, 38, 803–827. Desenvolvimento extenso da teoria quântica de colisões e da interpretação estatística das amplitudes de transição.