La superposición cuántica es un concepto fundamental en la teoría cuántica que describe el estado de un sistema cuántico como una combinación lineal de varios estados posibles. Según la mecánica cuántica, antes de ser medido, un sistema puede existir en múltiples estados a la vez, lo que se conoce como superposición.
Un ejemplo clásico para entender la superposición cuántica es el experimento del gato de Schrödinger. Imagina un gato encerrado en una caja junto con un dispositivo que contiene una partícula radiactiva con una probabilidad 50/50 de desintegrarse en un momento determinado. Si la partícula se desintegra, se libera un veneno y el gato muere. Según la teoría cuántica, antes de abrir la caja y observar el resultado, el gato estaría en un estado de superposición donde estaría simultáneamente vivo y muerto.
La superposición cuántica se expresa matemáticamente utilizando la notación de vectores de estado en la mecánica cuántica. En lugar de tener una única descripción clásica del estado del sistema, como una posición o una velocidad, un sistema cuántico se representa por medio de un vector de estado que contiene información sobre todos los posibles estados en los que podría encontrarse.
Cuando se realiza una medición en un sistema en superposición, la superposición se «colapsa» en uno de los posibles estados. Este colapso se rige por las reglas de la mecánica cuántica y se describe mediante la función de onda del sistema, que evoluciona de acuerdo con la ecuación de Schrödinger.
La superposición cuántica ha sido confirmada experimentalmente en numerosos experimentos y es una propiedad fundamental de los sistemas cuánticos. También es la base para aplicaciones de la computación cuántica, donde se aprovechan las superposiciones para realizar cálculos en paralelo y potencialmente resolver problemas de manera más eficiente que las computadoras clásicas.
En resumen, la superposición cuántica es un fenómeno fundamental en la mecánica cuántica que permite que los sistemas cuánticos existan en múltiples estados simultáneamente antes de ser medidos.