Superpoziție clasică

Superpoziția cuantică este cadrul pentru înțelegerea tuturor fenomenelor cuantice. Deoarece nu observăm fenomene cuantice în viața noastră de zi cu zi, poate părea confuză la început. Cu toate acestea, oricât de neintuitivă ar părea lumea cuantică, există un număr vast de experimente care arată în mod concludent că universul funcționează într-adevăr conform legii superpoziției cuantice la cele mai mici distanțe accesibile astăzi[1]. Termenul „superpoziție” este utilizat în contexte diferite atât în fizica clasică, cât și în cea cuantică.

În fizica clasică, conceptul de superpoziție este folosit pentru a descrie momentul în care două mărimi fizice sunt adunate pentru a forma o a treia mărime fizică, care este complet diferită de cele două originale. Un exemplu al „principiului superpoziției” în fizica clasică este clar atunci când se lucrează cu unde. Două impulsuri pe o coardă care trec unul prin celălalt vor interfera urmând principiul superpoziției, așa cum se arată în Fig. 1.1. Căștile cu anulare a zgomotului utilizează superpoziția prin crearea de unde sonore cu aceeași magnitudine ca unda sonoră de intrare, dar complet defazate, anulând astfel unda sonoră. Această interferență distructivă este ilustrată în a doua figură a Fig. 1.1.

Fig. 1.1 Exemple de interferență constructivă și distructivă datorată principiului clasic al superpoziției

Fig. 1.2 O superpoziție clasică este utilizată pentru a calcula forța electrică totală asupra unei sarcini q₂ datorată sarcinilor q₁ și q₃ de fază, anulând astfel unda sonoră. Această interferență distructivă este ilustrată în a doua figură a Fig. 1.1.

O altă aplicație comună a superpoziției clasice este găsirea magnitudinii și direcției totale a unor mărimi precum forța, câmpul electric, câmpul magnetic etc. De exemplu, pentru a calcula forța electrică totală Ftotal asupra unei sarcini q2 produsă de alte sarcini q1 și q3, s-ar însuma forțele produse de fiecare sarcină individuală: Ftotal = FI2 + F32. Provocarea aici este că forțele sunt vectori, deci este necesară adunarea vectorială, așa cum se arată în Fig. 1.2.

Nota

[1] Aceste experimente au culminat cu teste ale inegalității lui Bell https://en.wikipedia.org/wiki/Bell_test — care arată că particulele pot fi de fapt în două locații în același timp https://www.quantamagazine.org/physicists-are-closing-the-bell-test-loophole-20170207/.

Sursa: Ciaran Hughes, Joshua Isaacson, Anastasia Perry, Ranbel F. Sun, Jessica Turner (2021) Quantum Computing for the Quantum Curious, Springer Cham, https://doi.org/10.1007/978-3-030-61601-4, licența CC BY 4.0