Квантова суперпозиция; частицата може да бъде едновременно на няколко места.

Това означава, че вместо да има определено състояние, частицата може да се намира в състояние на суперпозиция, където едновременно може да бъде както в едно състояние, така и в друго, с определена вероятност.

Например, ако имаме електрон, то той може да бъде в състояние на суперпозиция, където едновременно е в различни места около ядрото на  атома, но с определени вероятности. Това е абстрактен пример, но подобни суперпозиции могат да се приложат и на други физически системи, като например фотони и др.

Това е една от основните идеи на квантовата теория и е силно контрастна спрямо класическата механика, където обекти могат да заемат точно определени състояния.

За да илюстрираме квантовата суперпозиция, можем да се възползваме от пример с квантовия бит или „кюбит“ (qubit), който е основната единица на информация в квантовите компютри. Кюбитът може да бъде в състояние 0, в състояние 1, или във суперпозиция, което е комбинация от състоянията 0 и 1.

Например, ако имаме квантов бит, който е в суперпозиция между състоянието 0 и състоянието 1, той може да бъде описан с квантово състояние, което се представя с линейна комбинация на базисните състояния 0 и 1:

∣ψ⟩=α∣0⟩+β∣1⟩∣ψ⟩=α∣0⟩+β∣1⟩

Тук αα и ββ са комплексни числа, които определят вероятностите да измерим съответно състоянието 0 или 1 при квантовото измерване.

Важно е да се отбележи, че при измерване на квантовия бит, вероятността да се получи състояние 0 е ∣α∣2∣α∣2, а вероятността да се получи състояние 1 е ∣β∣2∣β∣2. Сумата на вероятностите за всички възможни резултати на измерването винаги трябва да е 1.

Така квантовата суперпозиция позволява на квантовите системи да съществуват в множество състояния едновременно и да изпитват интерференция между тези състояния, което е основа на много от квантовите алгоритми и приложения.

Приложение на квантовата суперпозиция

Квантовата суперпозиция не е само абстрактен физически принцип, но също така е основа за развитието на различни квантови технологии, които могат да променят начина, по който работят компютрите, комуникациите и криптографията в бъдеще.

Относно приложенията в живота на квантовата суперпозиция, те включват различни аспекти на квантовите технологии, като квантови компютри, квантова криптография, квантови сензори и др. Например, в квантовите компютри информацията може да бъде обработвана чрез манипулиране на квантови суперпозиции, което позволява изпълнението на определени задачи по начин, който е много по-ефективен от класическите компютърни методи.

Вижте квантовата суперпозиция обяснена на видео.

Снимка на корицата: „The Garden of Schrödingers Cats“ by -JvL- is licensed under CC BY 2.0.