Что такое суперпозиция?
Прежде чем попасть в кубиты и операции в следующих единицах, давайте начнем с простого примера, чтобы понять, как работает суперпозиция.
В этом уроке вы узнаете, как описать глобальное состояние системы: кот и коробку.
Как можно описать глобальное состояние системы?
Представьте, что у вас есть кошка и коробка, и вы хотите описать возможные конфигурации системы кота и коробки. Например, "кот внутри коробки", "кот рядом с коробкой" и т. д.
Предположим, что есть шесть возможных конфигураций: "кот на вершине коробки", "кот внутри коробки", "кот под коробкой", "кот рядом с коробкой", "кот перед коробкой", "кот перед коробкой", и "кот за коробкой". Конфигурация "поле внутри кота" физически не возможна, поэтому она не находится в списке.
Эти шесть позиций являются отдельными возможными конфигурациями системы "cat and box". Как можно описать состояние системы кота и коробки? Вы можете подвести итоги отдельных позиций, как показано ниже.
Однако только сумма отдельных позиций не захватывает полную картину. Кроме того, необходимо рассмотреть вероятность поиска кота в каждой из отдельных позиций. Например, кот, скорее всего, находится рядом с полем, чем под ним. Таким образом, необходимо весить каждую отдельную позицию по его вероятности.
Состояние кошки и коробки системы — это сумма шести различных позиций кошачьего уважения коробки, взвешаемая вероятностью поиска кота в этой позиции:
Кот и поле являются классическими объектами, поэтому их можно наблюдать только в одном из шести возможных конфигураций одновременно. Кошки и коробки живут в классическом мире, где объекты могут находиться только в одном состоянии одновременно.
Однако в квантовом мире вещи отличаются. Квантовый кот и квантовый ящик также могут находиться во всех шести состояниях одновременно! Это явление называется суперпозицией.
Квантовые кошки не существуют - насколько мы знаем - но квантовые частицы делают.
В следующем уроке вы увидите суперпозицию в квантовых вычислениях.