Bloch 球是用来可视化单个量子比特状态的单位球。每个纯量子比特态 |ψ⟩ = cos(θ/2)|0⟩ + e^(iφ)sin(θ/2)|1⟩ 都用极角 θ 和方位角 φ 对应到球面上的唯一一点。北极表示 |0⟩，南极表示 |1⟩。赤道上的点表示等权叠加：|+⟩、|−⟩、|i⟩、|−i⟩。单量子比特门对应于 Bloch 球的旋转：X 门是绕 X 轴旋转 180°，Z 门绕 Z 轴，H 门绕 X 轴与 Z 轴之间的轴。混合态（来自退相干）由球内部的点来表示。Bloch 球纯粹是单量子比特的可视化工具——多量子比特态无法用这种方式表示。