Квантовая суперпозиция
Квантовая суперпозиция является фундаментальным принципом квантовой механики . В нем говорится, что, как и волны в классической физике , любые два (или более) квантовых состояния могут быть сложены вместе («наложены»), и результатом будет другое действительное квантовое состояние; и наоборот, каждое квантовое состояние может быть представлено как сумма двух или более других различных состояний. Математически это относится к свойству решений уравнения Шрёдингера ; поскольку уравнение Шредингера линейно , любая линейная комбинация решений также будет решением.
Примером физически наблюдаемого проявления волновой природы квантовых систем являются интерференционные пики от электронного пучка в двухщелевом эксперименте . Картина очень похожа на ту, что получается при дифракции классических волн.
Другим примером является квантовое логическое состояние кубита , используемое в квантовой обработке информации , которое представляет собой квантовую суперпозицию «базисных состояний» и . Вот нотация Дирака для квантового состояния, которое всегда будет давать результат 0 при преобразовании в классическую логику путем измерения. Точно так же состояние, которое всегда будет преобразовываться в 1. В отличие от классического битакубит может находиться только в состоянии, соответствующем 0, или в состоянии, соответствующем 1, кубит может находиться в суперпозиции обоих состояний. Это означает, что вероятности измерения 0 или 1 для кубита в общем случае не равны ни 0,0, ни 1,0, и многократные измерения кубитов в одинаковых состояниях не всегда дадут одинаковый результат.
Принцип квантовой суперпозиции гласит, что если физическая система может находиться в одной из многих конфигураций — расположении частиц или полей — то наиболее общее состояние представляет собой комбинацию всех этих возможностей, где количество в каждой конфигурации определяется комплексом номер .
Общий принцип суперпозиции квантовой механики применим к состояниям [которые теоретически возможны без взаимного вмешательства или противоречия]... любой динамической системы. Это требует от нас предположения, что между этими состояниями существуют особые отношения, так что всякий раз, когда система определенно находится в одном состоянии, мы можем рассматривать ее как частично находящуюся в каждом из двух или более других состояний. Исходное состояние следует рассматривать как результат своего рода суперпозиции двух или более новых состояний, что невозможно представить на основе классических представлений. Любое состояние можно рассматривать как результат суперпозиции двух или более других состояний, причем бесконечным числом способов. И наоборот, любые два или более состояний могут быть наложены друг на друга, чтобы получить новое состояние...
