La mecánica cuántica, a diferencia de la física y mecánica clásica, no posee un proceso de medida determinista, por lo tanto si medimos una magnitud en dos sistemas físicos del mismo estado cuántico, es posible que no obtengamos el mismo valor. Esto se debe a que la mecánica cuántica se ocupa de las probabilidades que hay en cada proceso de medida, así pues, sus formalismos y el estado cuántico resultan meras abstracciones que explican el hecho experimental de indeterminación de la medida.
Los sistemas físicos son representados por vectores de estado o como funciones de ondas, en caso de estados puros y representaciones de base continua, o a través de una matriz densidad, cuando se trata de estados mixtos. Este vector de estado y la matriz densidad permiten anticipar los posibles valores de los aquellos experimentos que tengan alguna relación con la medición cinética y observable.
El estado cuántico, por su parte, es una representación matemática abstracta, lo cual hace muy difícil entenderlo de buenas a primeras, ya que tampoco existen analogías clásicas que funcionen intuitivamente. Debemos aclarar que el estado cuántico no conforma el estado en que puede ser encontrado. Esto es especialmente cierto en cuanto y en tanto que el estado cuántico no tiene por qué ser el estado en el mismo que podría ser hallado el objeto. De hecho, el valor propio de ese observable siempre estará disponible pese a que el propio sistema no sea observable.
Estado ligado
Un estado ligado es un estado cuántico perteneciente a un sistema físico, el cual reúne de manera lineal varios estados estacionarios que se corresponden con valores energéticos del espectro puntual hamiltoniano del sistema.
Estado de colisión o estado no ligado
Se llama así al estado cuántico en el cual la amplitud de probabilidad no se caduca ni siquiera fuera de las regiones finitas del espacio físico, así como tampoco decae ni de manera uniforme ni de manera exponencial fuera de esas regiones. Así pues, los estados de colisión representan a aquellas partículas que pueden moverse libremente por regiones infinitas del espacio y cuyas funciones de onda no tienden a cero de manera exponencial. Además, esta función no es de cuadrado integrable, por lo cual no se la puede representar como a los elementos de un espacio de Hilbert ordinario, así que para poder representarlas de manera similar, se introdujeron los espacios de Hilbert equipados, en los cuales los espacios de colisión se convierten en elementos duales de un subespacio nuclear en el mencionado espacio de Hilbert.
Estos espacios de colisión se utilizan sobre todo en la teoría cuántica de campos y en la física de partículas para figurar los experimentos de colisión de partículas.
Estado puro de varias partículas
Según el teorema espín-estadística, un estado cuántico de un sistema de partículas idénticas e indistinguibles unas de otras tiene que formar un autoestado de cualquier operador de intercambio de partículas y, debido a que dichos operadores solo admiten como propios los valores +1 o -1, los estados realizables físicamente deben simétricos o anti-simétricos con respecto al intercambio de dos partículas.
Además, este teorema comprueba que para que un estado de fermiones sea indiscernible tiene que ser un estado anti-simétrico; en cambio, uno de bosones debe ser simétrico para resultar indiscernible.
Estado mezcla de varias partículas
Estado coherente
Se dice que un estado es cuántico cuando el átomo es libre de realizar cualquier interacción con variables que modifiquen su estado puro y, además, esta interacción altere al sistema. Si al hacerlo se pierden cualidades cuánticas, entonces se habla de coherencia cuántica.
Superposición de estados puros
Para describir estos fenómenos, los expertos suelen alegar que los factores de fase globales no son físicos.
Por ejemplo, en el experimento de fotones y doble rejilla se dice que el estado de los fotones es, realmente, la superposición de dos estados diferentes: uno que corresponde a los fotones que habrían pasado por la rejilla izquierda y otro para los fotones que hubieran elegido la derecha. La fase relativa de ambos estados posee un valor que depende de la distancia entre las dos rejillas. Según en qué fase estemos, la interferencia será constructiva en algunos lugares pero destructiva en el otro, lo cual genera el patrón de interferencia.
Otro ejemplo son las oscilaciones Rabi, en las cuales la fase relativa a dos estados varía según la ecuación de Schrödinger y la superposición resultante pende entre ambos estados.
Estados degenerados y no-degenerados
Un estado no degenerado es aquel en el que existe solo un valor posible para cada valor de energía en los estados del sistema. Sin embargo, existen otros sistemas en los que para cada energía existe más de un estado posible. Cuando esto ocurre, hablamos de estados degenerados. El nivel de degeneración se corresponde con la cantidad de estados posibles.
