Superposición cuántica
Propiedad por la cual el estado de un sistema cuántico puede escribirse como combinación lineal de varios estados posibles. La consecuencia observable es la interferencia: las contribuciones de cada término se suman o se cancelan, y producen patrones que ninguna descripción de «el sistema está en uno u otro estado, solo que no lo sabemos» consigue reproducir.
No es ignorancia
La distinción es la que más se pierde en la divulgación. Una moneda tapada está en cara o cruz y el observador lo ignora: eso es una mezcla estadística. Un sistema en superposición no está en un estado determinado que se desconozca; si lo estuviera, desaparecería la interferencia.
El experimento de la doble rendija lo separa: con ambas rendijas abiertas aparecen franjas de interferencia que no son la suma de las dos distribuciones por separado. Si se instala un detector que revele por cuál rendija pasó cada partícula, las franjas desaparecen. Y no es un fenómeno de partículas diminutas únicamente: se ha observado interferencia con moléculas de fullereno C₆₀ (1999) y con moléculas de varios miles de unidades de masa atómica.
Por qué no se ve en objetos grandes
Por decoherencia: cualquier sistema macroscópico interactúa continuamente con su entorno —fotones, moléculas de aire, radiación térmica— y esa interacción destruye la interferencia en tiempos inconcebiblemente breves. La superposición no se prohíbe a escala grande; se vuelve indetectable en la práctica. Que además el resultado observado sea uno concreto y no otro es ya el problema de la medición, que la decoherencia no resuelve.
Aplicaciones
Es el recurso central de las tecnologías cuánticas. Un cúbit se distingue de un bit clásico en que puede mantenerse en superposición de 0 y 1, y los algoritmos cuánticos operan sobre esas combinaciones antes de medir. La dificultad de construir computadoras cuánticas es en buena medida la dificultad de mantener la superposición frente a la decoherencia.
No confundir con la superposición en redes neuronales
En interpretabilidad mecánica, «superposición» nombra otra cosa: que una misma neurona de un modelo codifique varias características distintas que rara vez se activan a la vez. Ver superposición en redes neuronales. El término está tomado de la física por analogía —varias cosas ocupando el mismo soporte— pero no hay amplitudes, ni interferencia, ni problema de la medición: es compresión con interferencia estadística entre características.
Conceptos vecinos
- Mecánica cuántica
- Problema de la medición
- Interpretaciones de la mecánica cuántica
- Superposición (en redes neuronales)
Fuentes
- Wikipedia EN: Quantum superposition (Categoría 1)
- Dirac, P. A. M. (1930). The Principles of Quantum Mechanics. Oxford University Press, cap. 1. (Categoría 2)
- Arndt, M. et al. (1999). Wave-particle duality of C60 molecules. Nature, 401, 680-682. (Categoría 2)