ブロッホ球は、単一量子ビットの状態を可視化するために用いる単位球です。あらゆる純粋量子ビット状態|ψ⟩ = cos(θ/2)|0⟩ + e^(iφ)sin(θ/2)|1⟩は、極角θと方位角φを用いて球面上の一意な点に対応します。北極は|0⟩を、南極は|1⟩を表します。赤道上の点は等しい重ね合わせを表します：|+⟩、|−⟩、|i⟩、|−i⟩。単一量子ビットゲートはブロッホ球の回転に対応します。XゲートはX軸まわりの180°回転、ZゲートはZ軸まわり、HゲートはX軸とZ軸の中間の軸まわりの回転です。（デコヒーレンスによる）混合状態は球の内部の点で表されます。ブロッホ球は単一量子ビットのための純粋な可視化ツールであり、多量子ビット状態はこの方法では表現できません。