Suppose we have two linear operators, such as position, momentum, or the Hamiltonian. The commutator quantifies the extent to which the sequence of applying these operators affects the final state. When the commutator vanishes, alternating their order produces identical outcomes, meaning the operators commute. If it does not vanish, their operational order is physically significant.
مکانیک کوانتومی را میتوان با استفاده از بردارهای حالت فرمولبندی کرد، اما یک بیان جایگزین نیز وجود دارد که از ابزاری به نام عملگر چگالی یا ماتریس چگالی استفاده میکند. این بیان جایگزین از نظر ریاضیاتی معادل روش بردار حالت است، اما زبان بسیار راحتتری برای فکر کردن به برخی موقعیتهای رایج در مکانیک کوانتومی فراهم میکند. یکی از کاربردهای مهم اپراتور چگالی، توصیف زیرسیستمهای جداگانه از یک سیستم کوانتومی مرکب است که در آن به خوبی عمل میکند.
کره بلاخ روشی ساده برای تصویرسازی یک کیوبیت است. این کره تمام حالتهای ممکن یک کیوبیت را نشان میدهد، به طوری که هر حالت نقطهای روی سطح کره است. بالاترین/شمالیترین نقطه کره نشاندهنده کیوبیتی است که در حالت "0" قرار دارد و پایینترین/جنوبیترین نقطه آن نشاندهنده کیوبیتی است که در حالت "1" است، در حالی که هر نقطهای بین این دو نشاندهنده ترکیبی از حالتهای "0" و "1" است. این نمایش درک چگونگی عملکرد کیوبیتها را در رایانههای کوانتومی آسانتر میکند.