Kuantum süperpozisyon, bir parçacığın — elektron, foton ya da atom gibi — aynı anda birden fazla durumda bulunabildiği kuantum mekaniğine özgü bir durumdur. Ancak bu durum, sadece parçacık gözlemlenmediği sürece geçerlidir. Gözlem anında süperpozisyon sona erer ve parçacık tek bir belirli duruma “çöker”.
Bu olgu, kuantum fiziğinin temel taşlarından biridir ve Schrödinger’in Kedisi adlı düşünce deneyiyle genellikle açıklanır. Deneyde bir kutu içindeki kedinin hem canlı hem ölü olduğu kabul edilir — ta ki kutu açılıp kedi gözlemlenene kadar.
Klasik fiziğe karşı kuantum dünyası
Gözle görülür ölçekte nesneler sadece bir durumda olabilir: bir anahtar ya açıktır ya kapalı, bir kedi ya canlıdır ya ölü. Fakat kuantum düzeyde parçacıklar aynı anda iki durumda da olabilir. Bu durum, dalga fonksiyonu ile ifade edilir ve parçacığın konumu ya da diğer özelliklerine dair olasılıkları gösterir.
Çift yarık deneyi
Süperpozisyonun en bilinen kanıtlarından biri çift yarık deneyidir. Işık parçacıkları olan fotonlar, iki yarık bulunan bir perdeye gönderildiğinde, her biri tek başına gönderilse dahi, sanki aynı anda her iki yarıktan geçmiş gibi girişim desenleri oluşturur. Ancak hangi yarıktan geçtiğini gözlemlemeye çalıştığınızda bu desenler kaybolur. Bu da gözlemin, süperpozisyonu sona erdirdiğini gösterir.
Kuantum bilgisayarlar neden bu özelliği kullanıyor?
Kuantum bilgisayarların gücü, klasik bilgisayarlarda kullanılan bitlerin yerine, süperpozisyonda bulunabilen kuantum bitleri yani “kübit”leri kullanmasından gelir. Klasik bir bit yalnızca 0 ya da 1 olabilirken, bir kübit aynı anda hem 0 hem 1 olabilir.
Örneğin, 3 bitlik klasik bir bilgisayar yalnızca bir anda tek bir durumu (örneğin 101) işleyebilirken, 3 kübitlik bir kuantum bilgisayar 000’den 111’e kadar olan 8 olasılığı aynı anda değerlendirebilir. Bu da aynı anda çok daha fazla hesaplama yapılabilmesini sağlar.
Bu nedenle kuantum bilgisayarlar; ilaç geliştirme, iklim modelleme ya da ileri üretim teknolojileri gibi alanlarda klasik bilgisayarların yıllar sürecek hesaplamalarını saniyeler içinde yapabilecek potansiyele sahiptir.
Dünya Kuantum Günü ne zaman?
Kuantum bilimine yönelik farkındalığı artırmak için her yıl 14 Nisan’da kutlanan Dünya Kuantum Günü, Planck sabitinin ilk basamakları olan 4.14 sayısından ilham alınarak bu tarihte düzenleniyor.
