Квантовая суперпозиция

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Квантовая механика

$\Delta x \Delta p \ge \frac{\hbar}{2}$

Математическая формулировка ...

Основа
Классическая механика Интерференция · Бра-кет нотация Гамильтониан

Фундаментальные понятия
Квантовое состояние · Волновая функция Суперпозиция · Запутанность Измерение · Неопределённость Запрет Паули · Дуализм Декогеренция · Теорема Эренфеста · Туннелирование

Эксперименты
Опыт Юнга Эксперимент Дависсона — Гермера Опыт Штерна — Герлаха Неравенства Белла Опыт Поппера Кот Шрёдингера

Формулировки
Картина Шрёдингера Картина Гейзенберга Картина взаимодействия Матричная квантовая механика Интегралы по траекториям

Уравнения
Уравнение Шрёдингера Уравнение Паули Уравнение Клейна — Гордона Уравнение Дирака

Интерпретации
Копенгаген · Теория скрытых параметров · Многомировая · Квантовая логика

Сложные темы
Квантовая теория поля Квантовая гравитация Теория всего

Известные учёные
Планк · Эйнштейн · Шрёдингер · Гейзенберг· Йордан · Бор · Паули · Дирак · Фок · Борн · де Бройль · Ландау · Фейнман · Бом · Эверетт ·

Просмотр • Обсуждение • Править

Ква́нтовая суперпози́ция (когерентная суперпозиция) — это суперпозиция состояний, которые не могут быть реализованы одновременно с классической точки зрения, это суперпозиция альтернативных (взаимоисключающих) состояний.

Принцип суперпозиции утверждает, что если функции $\Psi_1 \$ и $\Psi_2 \$ являются допустимыми волновыми функциями квантовой системы, то их линейная суперпозиция, $\Psi_3 = c_1\Psi_1 + c_2\Psi_2 \$ , также является волновой функцией данной системы. Если измерение какой либо величины $\hat f \$ в состоянии $|\Psi_1\rangle$ приводит к определённому результату $f_1 \$ , а в состоянии $|\Psi_2\rangle$ — к результату $f_2 \$ , то измерение в состоянии $|\Psi_3\rangle$ приведёт к результату $f_1 \$ или $f_2 \$ с вероятностями $|c_1|^2 \$ и $|c_2|^2 \$ соответственно.

Из принципа суперпозиции также следует, что все уравнения на волновые функции (например, уравнение Шрёдингера) в квантовой механике должны быть линейными.

Любая наблюдаемая величина (например, положение, импульс или энергия частицы) является собственным значением эрмитова линейного оператора, соответствующим конкретному собственному состоянию этого оператора, то есть определённой волновой функции, действие оператора на которую сводится к умножению на число — собственное значение. Линейная комбинация двух волновых функций — собственных состояний оператора также будет описывать реально существующее физическое состояние системы. Однако для такой системы наблюдаемая величина уже не будет иметь конкретного значения, и в результате измерения будет получено одно из двух значений с вероятностями, определяемыми квадратами коэффициентов (амплитуд), с которыми базисные функции входят в линейную комбинацию. (Разумеется, волновая функция системы может быть линейной комбинацией и более чем двух базисных состояний, вплоть до бесконечного их количества).

Один из широко известных примеров парадоксального поведения квантовомеханических объектов с точки зрения макроскопического наблюдателя — кот Шрёдингера, который может представлять из себя квантовую суперпозицию живого и мёртвого кота.