superpoziție cuantică (superpoziție coerentă) - superpoziție de stări. care nu poate fi realizată simultan cu punct de vedere clasic, această superpoziție alternativă (care se exclud reciproc) de stat. Principiul existenței statelor superpoziție este de obicei numit în contextul mecanicii cuantice, doar principiul superpoziției.
În cazul în care funcțiile ip 1 \> si ip 2 \> sunt funcții valabile undă care descriu starea unui sistem cuantic, superpoziție lor liniar, ip 3 = c 1 ip 1 + c 2 ip 2 = C_ \ Psi _ + C_ \ Psi _ \> . De asemenea, descrie o stare a sistemului. Dacă măsurarea unei cantități fizice f ^> \> în stat | Ψ 1⟩ \ rangle> conduce la un anumit rezultat f 1 \>. și în starea | Ψ 2⟩ \ rangle> - 2 la rezultatul f \>. măsurarea în stare | Ψ 3⟩ \ rangle> va conduce la rezultatul f 1 \> sau f 2 \> cu probabilitate | c 1 | 2 | ^ \> și | c 2 | 2 | ^ \> respectiv.
De asemenea, rezultă din principiul superpoziției, toate ecuațiile în funcțiile de undă (de exemplu, ecuația Schrodinger) în mecanica cuantică trebuie să fie liniară.
Orice valoare observată (de exemplu, poziția, impuls sau energia particulei) este o valoare proprie a unui operator Hermitian liniar. în consecință, proprietatea particulară a acestui operator, care este o funcție de undă definită, a cărei acțiune este redusă la multiplicarea printr-un număr - propria ta valoare. O combinație liniară a celor două funcții de undă - a eigenstates operatorului va descrie, de asemenea, starea fizică reală a sistemului existent. Cu toate acestea, pentru o astfel de valoare de sistem observată nu va avea o valoare specifică, iar rezultatul măsurării este obținut prin una din cele două valori cu probabilități determinate coeficienți pătrate (amplitudine) care funcțiile de bază sunt incluse în combinația liniară. (Desigur, funcția de undă a sistemului poate fi o combinație liniară de mai mult de două stări de bază, până la un număr infinit).
Un exemplu foarte popular al comportamentului paradoxal al obiectelor cuantice din punctul de vedere al observatorului macroscopic - pisica lui Schrödinger. care poate fi o superpoziție cuantică de pisică vii și morți. Cu toate acestea, nu știu autentic nimic despre aplicabilitatea principiului superpoziției (cum ar fi mecanicii cuantice, în general) la sistemele macroscopice.
Diferențele față de alte superpoziții
superpoziție Quantum (superpoziție „funcții de undă“), în ciuda similitudinii formulării matematice, nu trebuie confundat cu principiul superpoziției la fenomene de undă convenționale (câmp) [1] Capacitatea de a plia stările cuantice nu liniaritate cauzează unele sisteme fizice. Suprapunerea câmpului, să zicem, cazul mijloacelor electromagnetice, de exemplu, că a două stări diferite ale unui foton poate fi starea câmpului electromagnetic cu doi fotoni, superpoziția cuantică a ceea ce nu se poate. O stare de câmp superpoziție vid (stare zero) și o anumita lungime de unda va fi tot același val, spre deosebire de superpoziție cuantică și 1-0- fotonilor state sunt state noi. superpoziție cuantică poate fi aplicată astfel de sisteme, indiferent dacă acestea sunt descrise de ecuațiile liniare sau neliniare (adică principiul superpoziției câmp valid sau nu). A se vedea Statistici Bose -. Einstein despre legătura dintre superpoziții cuantice și câmpul pentru cazul bosoni.
De asemenea, cuantic (coerent) superpoziției nu ar trebui să fie confundată cu așa-numitele state mixte (a se vedea densitatea matricei.) - „superpoziție incoerent“ Acest lucru este, de asemenea, diferit.
- ↑ P. Dirac AM Capitolul I. Principiul superpoziției. // Principiile mecanicii cuantice. - Mir, 1979. - S. 27.
Este important să ne amintim, totuși, că compoziția, care se găsește în mecanica cuantică, în mod semnificativ diferite de superpoziției care apar în oricare din teoria clasică. Acest lucru este evident din faptul că principiul superpoziției cuantice impune incertitudinea rezultatelor măsurătorilor.