Существует понятие "состояние", или "вектор состояния". Это обобщение понятия "волновая функция". То есть волновая функция (в наиболее примитивном и узком смысле) - это некоторая функция пространственных координат, а вектор состояния определяется не только на пространственных координатах, но и на других переменных, описывающих состояние. В данном случае, важно то, что направление спина - это такая внутренняя переменная. Можно записать аналогично волновой функции функцию
которая по сути - два комплексных числа,
и
Когда одно из чисел равно нулю, мы говорим, что направление спина у нас определено, вверх или вниз. А когда оба не равны нулю - мы говорим, что система находится в состоянии суперпозиции. Это и должно для вас ответить на вопрос, как система будет намагниченной в двух направлениях одновременно.