La superposición es la capacidad de un sistema cuántico de estar en múltiples estados al mismo tiempo hasta que se mide.
Debido a que el concepto es difícil de entender, este principio esencial de la mecánica cuántica a menudo se ilustra en un experimento realizado en 1801 por el físico inglés Thomas Young. El experimento de la doble rendija de Young tenía como objetivo demostrar que la luz consta de ondas. Hoy en día, el experimento se utiliza para ayudar a las personas a comprender la forma en que los electrones pueden actuar como ondas y crear patrones de interferencia.
Para este experimento, se apunta un haz de luz a una barrera con dos rendijas verticales. La luz pasa a través de las rendijas y el patrón resultante se registra en una placa fotográfica. Cuando se cubre una rendija, el patrón es lo que se esperaría: una sola línea de luz, alineada con la rendija abierta.
Intuitivamente, uno esperaría que si ambas ranuras están abiertas, el patrón de luz reflejará dos líneas de luz alineadas con las ranuras. De hecho, lo que sucede es que la placa fotográfica se separa en múltiples líneas de claridad y oscuridad en diversos grados.
Lo que se ilustra con este resultado es que se está produciendo una interferencia entre las ondas que atraviesan las rendijas, en lo que, aparentemente, deberían ser dos trayectorias que no se cruzan. Cada fotón no solo pasa por ambas rendijas; simultáneamente toma todas las trayectorias posibles en ruta hacia la placa fotográfica.
Para ver cómo podría ocurrir esto, otros experimentos se han centrado en rastrear las trayectorias de los fotones individuales. Sorprendentemente, la medición de alguna manera interrumpe las trayectorias de los fotones y, de alguna manera, los resultados del experimento se convierten en lo que predeciría la física clásica: dos líneas brillantes en la placa fotográfica, cada una alineada con las ranuras de la barrera. Esto ha llevado a los científicos a concluir que la superposición no se puede observar directamente; sólo se puede observar la consecuencia resultante, la interferencia.
En informática, el concepto de superposición tiene importantes implicaciones en la forma en que se procesará y almacenará la información en el futuro. Por ejemplo, las computadoras clásicas de hoy en día procesan información en bits de uno o cero, similar a un interruptor de luz que se enciende o apaga. Sin embargo, las supercomputadoras cuánticas del mañana procesarán la información como qubits: uno, cero o una superposición de los dos estados.