Apa itu superposisi?
Sebelum kita menjelajahi superposisi dalam konteks qubit dan status kuantum, mari kita mulai dengan contoh untuk membantu memahami cara kerja superposisi.
Dalam unit ini, Anda mempelajari cara menggambarkan status kuantum sistem yang terdiri dari kucing dan kotak.
Bagaimana Anda menjelaskan status kuantum sistem?
Bayangkan Anda memiliki kucing dan kotak, dan Anda ingin menggambarkan kemungkinan konfigurasi sistem kucing dan kotak. Misalnya, kucing di dalam kotak, kucing di samping kotak, dan sebagainya.
Katakanlah ada enam kemungkinan konfigurasi:
- Kucing di atas kotak
- Kucing di dalam kotak
- Kucing di bawah kotak
- Kucing di samping kotak
- Kucing di depan kotak
- Kucing di belakang kotak
Konfigurasi lain, seperti kotak di dalam kucing, tidak mungkin secara fisik, jadi kami tidak mempertimbangkan konfigurasi tersebut.
Keenam konfigurasi ini adalah status berbeda yang mungkin kita temukan dalam sistem kucing dan kotak. Tetapi karena ini adalah sistem kucing-dan-kotak kuantum, kita tidak dapat secara akurat memprediksi mana dari enam keadaan sistem saat kita melihat. Bagaimana kita menjelaskan keadaan sistem ini sebelum kita melihatnya?
Yah, kami menggambarkan sistem sebagai superposisi dari keenam kemungkinan negara pada saat yang sama. Dalam istilah matematika, status superposisi adalah jumlah, atau kombinasi linier, dari keenam status yang berbeda. Ini memang sedikit konyol, tetapi beginilah gambaran superposisi sistem kucing dan kotak kita:
Tapi tunggu - ada lebih banyak! Keadaan kuantum bersifat probabilistik, jadi terdapat kemungkinan bahwa sistem kucing dan kotak ditemukan dalam salah satu dari enam keadaan yang mungkin. Dan sejujurnya, ada kemungkinan besar bahwa kucing ditemukan berada di dalam kotak daripada salah satu dari lima negara bagian lainnya. Setiap status ditimbang oleh probabilitasnya terjadi, sehingga status superposisi kita terlihat seperti ini:
Perhatikan bahwa probabilitasnya berjumlah 100% untuk keenam negara bagian. Ini masuk akal karena kita selalu menemukan sistem berada di salah satu kondisi yang mungkin ketika kita mengamati sistem. Dalam kehidupan nyata, kucing dan kotak adalah objek klasik, bukan objek kuantum, jadi contoh kami agak konyol. Tetapi objek kuantum, seperti foton, elektron, atom, dan molekul, benar-benar bertingkah laku probabilistik ini dalam kehidupan nyata.
Di dunia kuantum, kami menggambarkan keadaan sistem sebagai kombinasi dari semua keadaan dimana sistem tersebut dapat berada. Ini adalah fenomena yang disebut superposisi.
Di unit berikutnya, Anda belajar tentang superposisi dalam konteks sistem kuantum aktual, dan peran yang dimainkan superposisi dalam komputasi kuantum.