Superpositsioon

Superpositsioon on kvantmehhanika põhiline idee, mis väidab, et Schrödingeri võrrandi lahendite lineaarkombinatsioonid on samuti Schrödingeri võrrandi lahendid. See tuleneb asjaolust, et Schrödingeri võrrand on ajas ja ruumis lineaarne diferentsiaalvõrrand. Täpsemalt öeldes määratakse süsteemi olek kõigi seda süsteemi kirjeldava Schrödingeri võrrandi omafunktsioonide lineaarkombinatsioonina.

Kvantbiti olek on üks superpositsioon baasolekutest ${\displaystyle |0\rangle }$ ja ${\displaystyle |1\rangle :}$ ${\displaystyle |\Psi \rangle =c_{0}|0\rangle +c_{1}|1\rangle }$, kus ${\displaystyle |\Psi \rangle }$ tähistab kvantbiti kvantolekut ning ${\displaystyle |0\rangle }$ ja ${\displaystyle |1\rangle }$ on Diraci notatsioonis esitatud Schrödingeri võrrandi konkreetsed lahendid, mida kaaluvad tõenäosusamplituudid ${\displaystyle c_{0}}$ ja ${\displaystyle c_{1}}$. Need amplituudid on kompleksarvud. Siin vastab ${\displaystyle |0\rangle }$ klassikalisele 0-bitile ja ${\displaystyle |1\rangle }$ klassikalisele 1-bitile.

Süsteemi mõõtmisel olekus ${\displaystyle |0\rangle }$ või ${\displaystyle |1\rangle }$ on tõenäosused vastavalt ${\displaystyle |c_{0}|^{2}}$ ja ${\displaystyle |c_{1}|^{2}}$ (vt Borni reegel). Enne mõõtmist on kvantbitt superpositsioonis.

Youngi katses (teatud ka kui kahe pilu katse) nähtavad interferentsimustrid on veel üks näide superpositsiooni printsiibist.