การซ้อนทับควอนตัม

การซ้อนทับควอนตัมของสถานะและการสูญเสียความสอดคล้องกัน
การซ้อนทับควอนตัม (Quantum superposition) เป็นหลักการพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัมซึ่งระบุว่าการรวมเชิงเส้นของคำตอบของสมการชเรอดิงเงอร์ก็เป็นคำตอบของสมการชเรอดิงเงอร์เช่นกัน ซึ่งเป็นผลมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าสมการของชเรอดิงเงอร์เป็นสมการอนุพันธ์เชิงเส้น (Linear Differential Equation) ของเวลาและตำแหน่ง กล่าวให้ชัดเจนยิ่งขึ้นก็คือ สถานะของระบบนั้นกำหนดโดยผลรวมเชิงเส้น (Linear Combination) ของฟังก์ชันลักษณะเฉพาะ (Eigenfunction) ทั้งหมดในสมการของชเรอดิงเงอร์ที่ควบคุมระบบนั้น
ตัวอย่างเช่น คิวบิต (Qubit) ที่ใช้ในการประมวลผลข้อมูลแบบควอนตัม (Quantum Information Processing) โดยทั่วไปแล้ว สถานะของคิวบิตจะเป็นการซ้อนทับของสถานะพื้นฐาน  and :
 
โดยที่  คือสถานะควอนตัมของคิวบิต และ ,  แสดงถึงคำตอบเฉพาะของสมการชเรอดิงเงอร์ใน สัญกรณ์ดิแรก ที่ถ่วงน้ำหนักด้วยแอมพลิจูดความน่าจะเป็นสองตัว  และ  ซึ่งทั้งคู่เป็นจำนวนเชิงซ้อน ซึ่ง  สอดคล้องกับบิตแบบคลาสสิก 0 และ  สอดคล้องกับบิตแบบคลาสสิก 1 ความน่าจะเป็นของการวัดระบบในสถานะ  หรือ  กำหนดโดย  และ  ตามลำดับ (ดูกฎของบอร์น) ก่อนที่จะทำการวัด คิวบิตจะอยู่ในสถานะการซ้อนทับของทั้งสองสถานะ
ขอบของสัญญาณรบกวนในการทดลองช่องคู่ (double-slit experiment) เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของหลักการซ้อนทับ

**สมมติฐานคลื่น**
ทฤษฎีของกลศาสตร์ควอนตัมตั้งสมมติฐานว่า สมการคลื่นกำหนดสถานะของระบบควอนตัมอย่างสมบูรณ์ตลอดเวลา นอกจากนี้สมการเชิงอนุพันธ์นี้ถูกจำกัดให้เป็นเชิงเส้นและแบบเอกพันธ์ เงื่อนไขเหล่านี้หมายความว่าสำหรับคำตอบสองคำตอบใด ๆ ของสมการคลื่น  และ  ผลรวมเชิงเส้นของคำตอบเหล่านั้นก็สามารถแก้สมการคลื่นได้เช่นกัน:
สำหรับสัมประสิทธิ์เชิงซ้อนไม่เจาะจง  และ 61 ถ้าสมการคลื่นมีคำตอบมากกว่าสองคำตอบ การรวมคำตอบทั้งหมดดังกล่าวก็จะถือเป็นคำตอบที่ถูกต้องเช่นกัน

**ดูเพิ่ม**
 Eigenstate- Mach–Zehnder interferometer- Penrose interpretation- Pure qubit state- Quantum computation- annotated link|แมวของชเรอดิงเงอร์|only=explicit|fallback=การทดลองทางความคิดในกลศาสตร์ควอนตัม- Superposition principle- Wave packet

**อ้างอิง**

**อ่านเพิ่มเติม**
 Bohr, N. (1927/1928).  The quantum postulate and the recent development of atomic theory, Nature Supplement 14 เมษายน 1928, 121: 580–590.- Cohen-Tannoudji, C., Diu, B., Laloë, F. (1973/1977). Quantum Mechanics, translated from the French by S. R. Hemley, N. Ostrowsky, D. Ostrowsky, second edition, volume 1, Wiley, New York, 0-471-16432-1.- Einstein, A. (1949). Remarks concerning the essays brought together in this co-operative volume, translated from the original German by the editor, pp. 665–688 in Schilpp, P. A. editor (1949),  Albert Einstein: Philosopher-Scientist, volume II, Open Court, La Salle IL.- Feynman, R. P., Leighton, R.B., Sands, M. (1965).  The Feynman Lectures on Physics, volume 3, Addison-Wesley, Reading, MA.- Merzbacher, E. (1961/1970). Quantum Mechanics, second edition, Wiley, New York.- Messiah, A. (1961). Quantum Mechanics, volume 1, translated by G.M. Temmer from the French Mécanique Quantique, North-Holland, Amsterdam.- location=Princeton NJ- Cite book|title=Quantum Computation and Quantum Information|url=https://archive.org/details/quantumcomputati0000niel|last1=Nielsen|first1=Michael A.|last2=Chuang|first2=Isaac|date=2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=0-521-63235-8|location=Cambridge|oclc=43641333|author-link=Michael Nielsen|author-link2=Isaac Chuang- cite book |author=Williams |first=Colin P. |year=2011 |title=Explorations in Quantum Computing |publisher=Springer |isbn=978-1-84628-887-6 |language=en- Cite book|title=Quantum computing for computer scientists|last1=Yanofsky|first1=Noson S.|last2=Mannucci|first2=Mirco|date=2013|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-87996-5
หมวดหมู่:กลศาสตร์ควอนตัม
หมวดหมู่:บทความที่มีส่วนตัดต่อวีดิทัศน์