¿Cuál es la diferencia entre la superposición vectorial clásica y la cuántica?

Todo esto es solo el resultado de un lenguaje descuidado por parte de las personas que describen la mecánica cuántica. El estado

Hablando sobre$\left\lvert \Psi \right\rangle$como "simultáneamente en ambos estados" es simplemente descuidado. Es una superposición. No es como cualquier vector base solo. Es, como dices, algo completamente distinto.

Sin embargo, a menudo puede encontrar una descripción de estados superpuestos como un sistema que se encuentra en ambos estados básicos al mismo tiempo (por ejemplo, el espín es simultáneamente hacia arriba y hacia abajo), pero nunca he encontrado una descripción similar con respecto a las cantidades vectoriales (por ejemplo, la velocidad es a lo largo del eje z y el eje x al mismo tiempo si el vector estaba en algún lugar entre estos ejes) en la mecánica clásica, a pesar de que ambas situaciones son el resultado de la suma de los vectores base.

La razón de este desacuerdo en el lenguaje proviene del hecho de que, al final, los vectores de estado cuánticos te indican las probabilidades de los resultados experimentales. Realmente molesta a la gente pensar que el estado de un sistema físico es fundamentalmente probabilístico. Cuando se trata de la medición, el estado$\left\lvert \Psi \right\rangle$significa que el sistema tiene una probabilidad de 1/2 de que se mida el giro hacia arriba y de 1/2 de probabilidad de que se mida el giro hacia abajo. Las personas, naturalmente, no piensan en el mundo que les rodea en términos de estados de superposición cuyos coeficientes corresponden a amplitudes de probabilidad. Prefieren pensar en los estados clásicos de forma independiente y tratar de formarse algún tipo de noción del sistema que existe en combinaciones de estados clásicos. Por lo tanto, naturalmente (pero erróneamente) dicen que el sistema está en ambos estados clásicos al mismo tiempo, cuando en realidad, como dijiste, el sistema está en un estado que es completamente diferente de cualquier estado base clásico.

Una de las características más extrañas de la mecánica cuántica es la superposición cuántica de estados, que es claramente diferente de la superposición clásica de vectores convencionales. La superposición clásica requiere sumas lineales de vectores, como vectores de posición o sinusoides representados como vectores. En la superposición clásica, si agrega un vector de posición a otro vector de posición, obtiene un tercer vector de posición que representa la posición neta de un objeto. Pero la superposición cuántica es una superposición de estados (también generalmente representados como vectores), por lo que una moneda puede estar en un estado que es una suma de cara y cruz, o un gato puede estar vivo y muerto (antes de la medición, es decir, la observación). ). Nadie sabe qué significa realmente esta superposición de estados, pero es la única manera de explicar ciertos fenómenos cuánticos (al menos hasta ahora), como el entrelazamiento cuántico. No existe un análogo clásico a la superposición de estados. Y por cierto, Richard Feynman todavía tiene razón, nadie entiende completamente la mecánica cuántica.

Encontré la pregunta similar. Creo que uno debería distinguir la diferencia entre la mezcla clásica (es decir, un montón de partículas$A$y partícula$B$juntas) y superposición cuántica. La diferencia allí fue significativa, es decir, para la mezcla clásica$N=N_1+N_2$, por superposición cuántica$|\psi_i\rangle =\frac{1}{\sqrt{2}}|A\rangle+\frac{1}{\sqrt{2}}|B\rangle$.

La diferencia entre la superposición cuántica y la superposición clásica, sin embargo, no tenía mucha diferencia excepto la interpretación física de los estados ortogonales, es decir, la partícula pasa por la rendija 1 y la rendija 2 al mismo tiempo. Porque esencialmente la superposición cuántica se desarrolló en base a la superposición clásica, y hasta ahora la descripción matemática era solo una forma de operador lineal.

La diferencia real de la superposición cuántica surge de la causalidad, es decir, demostró que la indefinición de la causalidad, o digamos modelo no causal. [Un término comparativo fue la indefinición contrafactual y la no localidad demostrada por el entrelazamiento cuántico.] Requirió que reescribiéramos el modelo y el marco de referencia. Sin embargo, esos conceptos solo se probaron recientemente y se hicieron populares después de 2016. Por lo tanto, en lo que respecta al libro de texto, solo agregue algunas palabras elegantes e imaginación salvaje de los experimentos mentales.