O que é a sobreposição?

Concluído

Antes de entrar em qubits e operações nas próximas unidades, vamos começar com um exemplo simples para entender como funciona a superposição.

Nesta unidade, você aprenderá a descrever o estado global de um sistema: um gato e uma caixa.

Como descrever o estado global de um sistema?

Imagine que você tem um gato e uma caixa e deseja descrever as possíveis configurações do sistema de gato e caixa. Por exemplo, "o gato dentro da caixa", "o gato ao lado da caixa", e assim por diante.

Digamos que existem seis configurações possíveis: "o gato em cima da caixa", "o gato dentro da caixa", "o gato debaixo da caixa", "o gato ao lado da caixa", "o gato na frente da caixa" e "o gato atrás da caixa". A configuração "a caixa dentro do gato" não é fisicamente possível, por isso não está na lista.

Estas seis posições são as configurações individuais possíveis do sistema "gato e caixa". Como você poderia descrever o estado do sistema de gato e caixa? Você pode resumir as posições individuais, assim:

Diagrama de um gato e uma caixa e a representação de seis posições diferentes do gato respeito da caixa.

No entanto, apenas a soma das posições individuais não captura o quadro completo. Você também precisa considerar a probabilidade de encontrar o gato em cada uma das posições individuais. Por exemplo, é mais provável que o gato esteja ao lado da caixa do que debaixo dela. Então, você precisa ponderar cada posição individual por sua probabilidade.

O estado do sistema gato e caixa é a soma das seis posições diferentes do gato em relação à caixa, ponderada pela probabilidade de encontrar o gato nessa posição:

Diagrama mostrando o estado do sistema global, que é a soma das seis posições diferentes do gato em relação à caixa, ponderado pela probabilidade de encontrar o gato nessa posição.

O gato e a caixa são objetos clássicos, então você só pode observá-los em uma das seis configurações possíveis de cada vez. Gatos e caixas vivem no mundo clássico, onde os objetos só podem estar em um estado de cada vez.

No entanto, no mundo quântico, as coisas são diferentes. Um gato quântico e uma caixa quântica também podem estar em todos os seis estados ao mesmo tempo! A este fenómeno dá-se o nome de sobreposição.

Os gatos quânticos não existem - tanto quanto sabemos - mas as partículas quânticas existem.

Na próxima unidade, você verá a superposição em computação quântica.