2.2　密度算符和密度矩阵

由量子力学基本原理可知，量子系统的态矢量（波函数）包含了系统的所有信息。在确定了系统在某时刻的态矢量以后，就可以确定系统的时间演化以及预言力学量的测量结果了。为明确系统在给定时刻的状态，可在实验上对对应本征态矢进行测量。例如，利用光束通过偏振器的实验就可以准确确定光子的极化状态。然而，大部分情况下我们并不清楚系统的所有细节，系统的状态并不是都可以确定的。比如，在由温度为T的热炉发射出的原子束中，具有一定动量的原子态就很难确定，此时我们仅能知道原子动量的统计分布。比如，系统具有太多自由度，通过偏振片只能确定极化状态，而不能确定其他状态信息；也就是说，每次测量只能知道系统态的不完全信息。显然，这种情况下，用态矢量完全描述量子系统的状态是不够的。另外，当量子系统不是孤立的，而是更大更复杂系统的一部分时，就不能用一个态矢量来描述这样的子系统状态了。那么，如何依据系统量子状态的不完全信息，从理论上最大可能地预言测量结果呢？在此，将引入一种在量子理论中不可或缺的重要工具：密度算符以及对应的矩阵表示––密度矩阵。(https://www.daowen.com)