что такое суперпозиция

Суперпозиция — это способность квантовой системы находиться в нескольких состояниях одновременно до тех пор, пока она не будет измерена.

Поскольку это понятие трудно понять, этот существенный принцип квантовой механики часто иллюстрируется экспериментом, проведенным в 1801 году английским физиком Томасом Янгом. Двухщелевой эксперимент Юнга был призван доказать, что свет состоит из волн. Сегодня эксперимент используется, чтобы помочь людям понять, как электроны могут действовать как волны и создавать интерференционные картины.

Для этого эксперимента, луч света направлен на барьер с двумя вертикальными прорезями. Свет проходит через щели и полученный рисунок записывается на фотопластинку. Когда одна щель закрыта, картина такова, как и следовало ожидать: одна линия света, выровненная с той щелью, которая открыта.

Интуитивно можно было бы ожидать, что если обе щели открыты, картина Света будет отражать две линии света, выровненные с щелями. На самом деле, происходит то, что фотопластинка разделяется на несколько линий света и темноты в разной степени.

Этот результат иллюстрирует то, что интерференция имеет место между волнами, проходящими через щели, в том, что, по-видимому, должно быть двумя непересекающимися траекториями. Каждый фотон не только проходит через обе щели; он одновременно проходит все возможные траектории на пути к фотопластинке.

Чтобы увидеть, как это может произойти, другие эксперименты были сосредоточены на отслеживании траекторий отдельных фотонов. Удивительно, но измерение каким-то образом нарушает траектории фотонов, и каким-то образом результаты эксперимента становятся тем, что было бы предсказано классической физикой: две яркие линии на фотопластинке, каждая из которых выровнена с щелями в барьере. Это привело ученых к выводу, что суперпозицию нельзя наблюдать непосредственно; можно наблюдать только результирующее следствие-интерференцию.

В вычислительной технике понятие суперпозиции имеет важное значение для способа обработки и хранения информации в будущем.

Например, современные классические компьютеры обрабатывают информацию в битах единицы или нуля, подобно включаемому или выключаемому выключателю. Однако квантовые суперкомпьютеры завтрашнего дня будут обрабатывать информацию в виде кубитов-единицы, нуля или суперпозиции двух состояний.