Смешанное состояние

Смешанное состояние (смесь состояний) — состояние квантовомеханической системы, в котором не задан максимально полный набор независимых физических величин, определяющих состояние системы, а определены лишь вероятности w 1 , w 2 , … {displaystyle w_{1},w_{2},ldots } ( ∑ w i = 1 {displaystyle sum w_{i}=1} ) нахождения системы в различных квантовых состояниях, описываемых волновыми функциями ψ 1 , ψ 2 , … {displaystyle psi _{1},psi _{2},ldots } . Таким образом, в отличие от чистого состояния, смешанное состояние не описывается одной волновой функцией, а описывается матрицей плотности.

Примерами смешанных состояний могут служить:

• неполяризованный пучок частиц;
• газ в термостате.

Среднее значение какой-либо физической величины A {displaystyle A} (которой соответствует оператор) в смешанном состоянии определяется следующим образом:

A ¯ = ∑ i w i A i ,     A i = ∫ ψ i ∗ ( x )   A ^   ψ i ( x ) d x {displaystyle {ar {A}}=sum _{i}w_{i}A_{i}, A_{i}=int psi _{i}^{*}(x)~{hat {A}}~psi _{i}(x)dx}

В смешанном состоянии, в отличие от суперпозиции состояний, различные квантовые состояния не интерферируют между собой, так как при определении среднего складываются не волновые функции, а средние значения.