Was ist der Unterschied zwischen klassischer und Quantenvektorüberlagerung?

Das ist alles nur ein Ergebnis schlampiger Sprache von Seiten der Leute, die die Quantenmechanik beschreiben. Der Staat

Sprechen über$\left\lvert \Psi \right\rangle$denn "gleichzeitig in beiden Zuständen" ist einfach schlampig. Es ist eine Überlagerung. Es ist nicht wie jeder Basisvektor allein. Es ist, wie Sie sagen, etwas ganz anderes.

Allerdings findet man oft eine Beschreibung von überlagerten Zuständen als ein System, das sich gleichzeitig in beiden Basiszuständen befindet (z. B. der Spin ist gleichzeitig oben und unten), aber ich habe nie eine ähnliche Beschreibung bezüglich Vektorgrößen gefunden (z. B. Geschwindigkeit ist entlang der z-Achse und der x-Achse gleichzeitig, wenn der Vektor irgendwo zwischen diesen Achsen lag) in der klassischen Mechanik, obwohl beide Situationen ein Ergebnis der Addition der Basisvektoren sind.

Der Grund für diese sprachliche Meinungsverschiedenheit liegt in der Tatsache, dass Quantenzustandsvektoren letztendlich Wahrscheinlichkeiten für experimentelle Ergebnisse angeben. Es nervt die Leute wirklich, an den Zustand eines physikalischen Systems zu denken, das grundsätzlich probabilistisch ist. Wenn es ums Messen geht, der Staat$\left\lvert \Psi \right\rangle$bedeutet, dass das System eine 1/2-Wahrscheinlichkeit für einen gemessenen Spin-Up und eine 1/2-Wahrscheinlichkeit für einen gemessenen Spin-Down hat. Menschen denken natürlich nicht über die Welt um sie herum in Form von Überlagerungszuständen, deren Koeffizienten Wahrscheinlichkeitsamplituden entsprechen. Sie würden lieber unabhängig voneinander über die klassischen Zustände nachdenken und versuchen, sich eine Art Vorstellung von dem System zu machen, das in Kombinationen klassischer Zustände existiert. Daher sagen sie natürlich (aber fälschlicherweise), dass sich das System gleichzeitig in beiden klassischen Zuständen befindet, obwohl sich das System, wie Sie sagten, in Wirklichkeit in einem Zustand befindet, der sich von beiden klassischen Basiszuständen vollständig unterscheidet.

Eines der bizarreren Merkmale der Quantenmechanik ist die Quantenüberlagerung von Zuständen, die sich deutlich von der klassischen Überlagerung herkömmlicher Vektoren unterscheidet. Die klassische Überlagerung erfordert lineare Summationen von Vektoren wie beispielsweise Positionsvektoren oder als Vektoren dargestellte Sinuskurven. Wenn Sie bei der klassischen Superposition einen Positionsvektor mit einem anderen Positionsvektor addieren, erhalten Sie einen dritten Positionsvektor, der die Nettoposition eines Objekts darstellt. Aber die Quantenüberlagerung ist eine Überlagerung von Zuständen (normalerweise auch als Vektoren dargestellt), wobei eine Münze tatsächlich in einem Zustand sein kann, der eine Summe von Kopf und Zahl ist, oder eine Katze sowohl lebendig als auch tot sein kann (vor der Messung, dh der Beobachtung). ). Niemand weiß, was diese Überlagerung von Zuständen wirklich bedeutet, aber es ist die einzige Möglichkeit, bestimmte Quantenphänomene zu erklären (zumindest bisher), wie Quantenverschränkung. Es gibt kein klassisches Analogon zur Superposition von Zuständen. Und übrigens, Richard Feynman hat immer noch Recht, niemand versteht die Quantenmechanik vollständig.

Ich bin auf die ähnliche Frage gestoßen. Ich denke, man sollte den Unterschied zwischen klassischer Mischung (dh Haufen von Teilchen$A$und Teilchen$B$zusammengesetzt) ​​und Quantensuperposition. Der Unterschied dort war signifikant, dh für die klassische Mischung$N=N_1+N_2$, für Quantenüberlagerung$|\psi_i\rangle =\frac{1}{\sqrt{2}}|A\rangle+\frac{1}{\sqrt{2}}|B\rangle$.

Der Unterschied zwischen Quantensuperposition und klassischer Superposition hatte jedoch keinen großen Unterschied außer der physikalischen Interpretation orthogonaler Zustände, dh Teilchen gehen gleichzeitig durch Spalt 1 und Spalt 2. Weil die Quantensuperposition im Wesentlichen auf der Grundlage der klassischen Superposition entwickelt wurde und die mathematische Beschreibung bisher nur eine Form eines linearen Operators war.

Der eigentliche Unterschied der Quantenüberlagerung ergibt sich aus der Kausalität, dh es bewies, dass die Unbestimmtheit der Kausalität, oder sagen wir nicht kausales Modell. [Ein Vergleichsbegriff war die kontrafaktische Unbestimmtheit und Nichtlokalität, die durch Quantenverschränkung bewiesen wurde.] Wir mussten das Modell und den Referenzrahmen neu schreiben. Diese Konzepte wurden jedoch erst kürzlich bewiesen und sind nach 2016 populär geworden. Daher, soweit es das Lehrbuch betrifft, setzen Sie einfach ein paar ausgefallene Worte und wilde Fantasie aus Gedankenexperimenten ein.