1946 年，Felix Bloch 在經典的〈Nuclear Induction〉一文中，首次將大量核自旋的平均行為抽象為一個三維向量 M=(M
x
,M
y
,M
z
)，並建立了後來被稱為 Bloch 方程的動力學框架。
這個磁化向量並不是單一自旋的狀態，而是眾多自旋在外磁場中排列後的巨觀平均。若追溯到量子力學基礎，可以發現這樣的向量分量其實來自 Pauli 矩陣的期望值：
這種「以三維向量描述自旋動態」的觀點，正是後來 Bloch 球 的數學雛形。在量子資訊理論中，任意二能階系統（如單一自旋–1/2 或 qubit）的純態可以完全由三個期望值來決定：
這些分量組成一個單位向量，其端點落在一個單位球面上，這就是 Bloch 球。在這個圖像下，球面上的每一點對應於一個量子態，而量子操作則對應於 Bloch 向量在球面上的旋轉。
這種向量化的觀點，將大量自旋的總體行為轉化為幾何圖像，成為後來所有二能級系統描述的基礎。雖然單一自旋狀態的球面表示是由 Feynman 等人發展並於 1970 年代命名，但由於這一圖像的數學形式直接承襲自 Bloch 的向量方法，因此社群以 Bloch 來命名，作為對他原始貢獻的致敬。
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