Un estado cuántico es el objeto matemático que codifica toda la información sobre la preparación de un sistema cuántico necesaria para predecir probabilidades de resultados de medidas; se representa por un vector de estado (estado puro) o por un operador densidad (estado mixto).

Principio

El estado determina valores esperados y probabilidades de resultados mediante productos internos y la regla de Born; evoluciona según la dinámica del sistema (unitariamente si está aislado) y puede actualizarse por medida o interacción con el entorno.

Demostración

Un sistema de espín 1/2 preparado 'arriba' a lo largo de z se describe por un estado cuántico puro que da probabilidad uno para el resultado 'arriba' en una medida en z y comportamiento de interferencia definido en bases adecuadas; un conjunto térmico se representa por una matriz densidad mixta.

Aplicación incorrecta

Tratar el estado cuántico como una mera etiqueta de una realidad clásica subyacente o asumir que proporciona valores definidos simultáneamente para todas las observables desvirtúa su papel operacional y conduce a paradojas sobre correlaciones no locales.

Consecuencia

El uso correcto del estado cuántico permite predicciones fiables, la manipulación de superposición y entrelazamiento y la inferencia estadística de procedimientos de preparación en experimentos y tecnologías cuánticas.

Inversión

Un estado clásico asigna valores definidos a cada propiedad de un sistema simultáneamente; en cambio, un estado cuántico codifica típicamente información probabilística sobre observables incompatibles.

Límite

Se aplica a preparaciones puras y mixtas; no es directamente observable sino que se infiere mediante medidas (tomografía de estados); no especifica valores de variables ocultas a menos que se complemente con un modelo de variables ocultas.

Tensión semántica

Existe tensión entre lecturas epistémicas (estado como conocimiento) y ontológicas (estado como propiedad física); diferentes interpretaciones y marcos operacionales enfatizan una u otra.

Síntesis

Un estado cuántico es la representación formal —vector u operador— de lo que se sabe sobre la preparación de un sistema, usada para calcular probabilidades y predecir el comportamiento dinámico dentro del formalismo cuántico.