密度矩阵是量子统计物理中的一个概念。当一个量子力学系统处于纯态时，系统的状态由波函数或态矢量描述；当系统处于混态时，系统的状态由密度矩阵描述。密度矩阵既是对波函数的推广，也是对经典概率分布的推广。孤立系统的密度矩阵满足幺正演化方程，开放系统的密度矩阵演化满足量子主方程。