Superposisjon er et sentralt begrep i kvantemekanikk som betyr at et fysisk system kan befinne seg i flere tilstander samtidig og at systemet kun antar én bestemt tilstand i det man utfører en måling på systemet.
Dette er en helt annerledes måte å beskrive fysiske systemer på, slik som partikler, enn det som blir gjort i klassisk fysikk.
I klassisk fysikk beskrives en partikkel med at den har helt bestemte egenskaper, slik som posisjon og hastighet. Siden partikkelens eksakte tilstand og egenskaper er kjente, vil for eksempel partikkelens bane kan bestemmes nøyaktig og uten noen form for usikkerhet.
I kvantefysikk trenger ikke fysiske systemer, slik som elementærpartikler, å befinne seg i én bestemt tilstand med ett sett av tilhørende fast bestemte egenskaper. I stedet kan en partikkel befinne seg i, for eksempel, to tilstander samtidig. Hver av disse tilstandene kan ha ulike egenskaper og partikkelen har til enhver tid en bestemt sannsynlighet for å befinne seg i en av tilstandene. Man sier da at partikkelen befinner seg i en superposisjon av tilstander.
Matematisk sett er det den kvantemekaniske bølgefunksjonen som befinner seg i en superposisjon. Når systemet ved en måling går fra å befinne seg i flere tilstander samtidig til å befinne seg i én bestemt tilstand, kalles dette for en kollaps av bølgefunksjonen.
På grunn av at tilstanden som partikkelen befinner seg i ved et gitt tidspunkt ikke er kjent med sikkerhet, må man i kvantemekanikk forholde seg til statistiske forventningsverdier til utfallet av eksperimentelle målinger. Dette står i motsetning til klassisk fysikk som er deterministisk og ikke opererer med sannsynligheten for at en partikkel skal befinne seg i en gitt tilstand til enhver tid.
Den mest kjente populærvitenskapelige fremstillingen av superposisjon i kvantemekanikk er paradokset om Schrödingers katt. Det bør likevel bemerkes at begrepet superposisjon egentlig ikke er korrekt i beskrivelsen av kattens tilstand. Teknisk sett er det korrekt å si at kattens tilstand er i en blandet tilstand (i motsetning til en ren tilstand, slik som en superposisjon av tilstander). Beskrivelsen av rene og blandede kvantetilstander er en del av feltet kvantestatististikk.
Prinsippet om at fysiske systemer kan befinne seg i en superposisjon av kvantetilstander er veletablert både teoretisk og eksperimentelt. I moderne forskning arbeides det med å lage kvantedatamaskiner som i stor grad baserer seg på at systemer kan befinne seg i en superposisjon av tilstander, slik som kvantebits.
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.