La sovrapposizione è la capacità di un sistema quantistico di trovarsi in più stati contemporaneamente fino a quando non viene misurato.
Poiché il concetto è difficile da capire, questo principio essenziale della meccanica quantistica è spesso illustrato da un esperimento condotto nel 1801 dal fisico inglese Thomas Young. L'esperimento della doppia fenditura di Young aveva lo scopo di dimostrare che la luce è costituita da onde. Oggi, l'esperimento viene utilizzato per aiutare le persone a capire il modo in cui gli elettroni possono agire come onde e creare schemi di interferenza.
Per questo esperimento, un fascio di luce è puntato su una barriera con due feritoie verticali. La luce passa attraverso le fessure e il motivo risultante viene registrato su una lastra fotografica. Quando una fessura è coperta, il motivo è quello che ci si aspetterebbe: una singola linea di luce, allineata con qualsiasi fessura aperta.
Intuitivamente, ci si aspetterebbe che se entrambe le fessure sono aperte, il modello di luce rifletterà due linee di luce allineate con le fessure. In effetti, ciò che accade è che la lastra fotografica si separa in più linee di luminosità e oscurità in vari gradi.
Ciò che viene illustrato da questo risultato è che l'interferenza si sta verificando tra le onde che attraversano le fenditure, in quelle che, apparentemente, dovrebbero essere due traiettorie non incrociate. Ogni fotone non solo attraversa entrambe le fenditure; simultaneamente prende ogni possibile traiettoria in rotta verso la lastra fotografica.
Per vedere come ciò potrebbe accadere, altri esperimenti si sono concentrati sul tracciamento dei percorsi dei singoli fotoni. Sorprendentemente, la misurazione interrompe in qualche modo le traiettorie dei fotoni e in qualche modo i risultati dell'esperimento diventano ciò che sarebbe previsto dalla fisica classica: due linee luminose sulla lastra fotografica, ciascuna allineata con le fessure nella barriera. Ciò ha portato gli scienziati a concludere che la sovrapposizione non può essere osservata direttamente; si può solo osservare la conseguenza risultante, l'interferenza.
In informatica, il concetto di sovrapposizione ha importanti implicazioni per il modo in cui le informazioni verranno elaborate e archiviate in futuro. Ad esempio, i computer classici di oggi elaborano le informazioni in bit di uno o zero, in modo simile all'accensione o allo spegnimento di un interruttore della luce. I supercomputer quantistici di domani, tuttavia, elaboreranno le informazioni come qubit: uno, zero o una sovrapposizione dei due stati.