Co to jest superpozycja?
Zanim przejdziemy do kubitów i operacji w następnych lekcjach, zacznijmy od prostego przykładu, aby zrozumieć, jak działa superpozycja.
W tej lekcji dowiesz się, jak opisać globalny stan systemu: kota i pudełka.
Jak można opisać stan globalny systemu?
Wyobraź sobie, że masz kota i pudełko, a chcesz opisać możliwe konfiguracje kota i systemu skrzynki. Na przykład "kot wewnątrz pudełka", "kot obok pudełka", itd.
Załóżmy, że istnieją sześć możliwych konfiguracji: "kot na górze pudełka", "kot wewnątrz pudełka", "kot pod pudełkiem", "kot pod pudełkiem", "kot obok pudełka", "kot przed pudełkiem", i "kot za pudełkiem". Konfiguracja "pudełko wewnątrz kota" nie jest fizycznie możliwe, więc nie znajduje się na liście.
Te sześć pozycji to indywidualne możliwe konfiguracje systemu "cat and box". Jak można opisać stan kota i systemu skrzynki? Poszczególne pozycje można podsumować w następujący sposób:
Jednak tylko suma poszczególnych pozycji nie przechwytuje pełnego obrazu. Należy również wziąć pod uwagę prawdopodobieństwo znalezienia kota w każdej z poszczególnych pozycji. Na przykład kot jest bardziej prawdopodobne, aby znajdować się obok pola niż pod nim. Dlatego należy wagi poszczególnych pozycji według jego prawdopodobieństwa.
Stan kota i systemu skrzynki jest sumą sześciu różnych pozycji kota szacunku dla pudełka, ważone prawdopodobieństwem znalezienia kota w tej pozycji:
Kot i skrzynka są klasycznymi obiektami, więc można je obserwować tylko w jednej z sześciu możliwych konfiguracji jednocześnie. Koty i pudełka żyją w klasycznym świecie, gdzie obiekty mogą znajdować się tylko w jednym stanie naraz.
Jednak w świecie kwantowym rzeczy są różne. Kot kwantowy i pole kwantowe mogą również znajdować się we wszystkich sześciu stanach w tym samym czasie! To zjawisko nazywa się superpozycją.
Koty kwantowe nie istnieją - o ile wiemy - ale cząstki kwantowe nie istnieją.
W następnej lekcji zobaczysz superpozycję w obliczeniach kwantowych.