Süper pozisyon nedir?
Kubitler ve kuantum durumları bağlamında süper pozisyonu keşfetmeden önce, süper pozisyonun nasıl çalıştığını anlamanıza yardımcı olacak bir örnekle başlayalım.
Bu ünitede, bir kedi ve kutudan oluşan bir sistemin kuantum durumunu nasıl tanımlayacağınızı öğreneceksiniz.
Bir sistemin kuantum durumunu nasıl tanımlarsınız?
Bir kediniz ve bir kutunuz olduğunu ve kedi ve kutu sisteminin olası yapılandırmalarını açıklamak istediğinizi düşünün. Örneğin, kutunun içindeki kedi, kutunun yanındaki kedi vb.
Altı olası yapılandırma olduğunu varsayalım:
- Kutunun üstündeki kedi
- Kutunun içindeki kedi
- Kutunun altındaki kedi
- Kutunun yanındaki kedi
- Kutunun önündeki kedi
- Kutunun arkasındaki kedi
Kedinin içindeki kutu gibi diğer yapılandırmalar fiziksel olarak mümkün olmadığından bu yapılandırmaları dikkate almayız.
Bu altı yapılandırma, kedi-ve-kutu sisteminin bulunabileceği olası ayrı durumlardır. Ancak bu bir kuantum kedi-kutu sistemi olduğundan, bir göz attığımızda sistemin hangi altı durumdan hangisinde olacağını doğru bir şekilde tahmin edemiyoruz. O zaman bu sistemin durumunu bir göz atmadan önce nasıl açıklayacağız?
Sistemi aynı anda altı olası durumun süperpozisyonu olarak tanımlıyoruz. Matematiksel açıdan süper pozisyon durumu, altı ayrı durumun tümünün toplamı veya doğrusal birleşimidir. Biraz aptalca ama kedi ve kutu sistemimizin süper pozisyonu şöyle görünür:
Ama bekleyin, dahası da var! Kuantum durumları olasılıksaldır, bu nedenle kedi ve kutu sisteminin altı olası durumdan her birinde bulunma olasılığı vardır. Ve dürüst olalım, kedinin kutunun içinde bulunma olasılığı diğer beş eyaletten daha yüksek. Her durum oluşma olasılığına göre ağırlıklandırılır, bu nedenle süper pozisyon durumumuz şöyle görünür:
Olasılıkların toplamının altı durum için de %100 ettiğine dikkat edin. Bu mantıklıdır çünkü sistemi gözlemlediğimizde her zaman olası durumlardan birinde yer alır. Gerçek hayatta, kediler ve kutular kuantum nesneleri değil klasik nesnelerdir, bu nedenle örneğimiz biraz aptalcadır. Ancak fotonlar, elektronlar, atomlar ve moleküller gibi kuantum nesneleri gerçek hayatta bu olasılıksal şekilde gerçekten davranır.
Kuantum dünyasında, bir sistemin durumunu, sistemin içinde bulunabileceği tüm durumların bir bileşimi olarak tanımlarız. Bu süper pozisyon olarak adlandırılan fenomendir.
Bir sonraki ünitede gerçek bir kuantum sistemi bağlamında süper konum ve süper pozisyonun kuantum bilişiminde oynadığı rolü öğreneceksiniz.