Bedeutet Superposition das gleichzeitige Vorhandensein verschiedener Zustände eines quantenmechanischen Systems und wie kann man das wissen?

Ja, in der Quantenmechanik bedeutet Superposition tatsächlich, dass sich ein System gleichzeitig in mehreren möglichen Zuständen befinden kann – zumindest mathematisch und solange keine Messung erfolgt. Ein Quantenzustand wird durch eine Wellenfunktion beschrieben, die eine Überlagerung (Superposition) verschiedener Basiszustände sein kann.

**Wie kann das wissen?**

Das Wissen über Superposition stammt aus vielen Experimenten und der mathematischen Struktur der Quantenmechanik:

1. **Doppelspalt-Experiment:** Schießt man einzelne Elektronen oder Photonen durch zwei Spalte, zeigen sie ein Interferenzmuster, das nur erklärbar ist, wenn jedes Teilchen durch beide Spalte gleichzeitig geht – also in einer Superposition beider Wege ist.

2. **Quantencomputer und Qubits:** Ein Qubit kann gleichzeitig in den Zuständen |0⟩ und |1⟩ sein. Das Verhalten von Quantencomputern und ihre Rechenvorteile beruhen auf Superposition.

3. **Mathematische Formulierung:** Die Schrödinger-Gleichung erlaubt Lösungen, die Überlagerungen von Eigenzuständen sind. Die Wahrscheinlichkeiten für Messergebnisse ergeben sich aus diesen Überlagerungen.

4. **Experimente mit Verschränkung:** Messungen an verschränkten Teilchen zeigen Korrelationen, die nur durch Superposition erklärbar sind.

**Wichtig:** Die Superposition ist kein gleichzeitiges „klassisches“ Vorhandensein, sondern eine Überlagerung von Möglichkeiten, die erst bei der Messung „kollabiert“ – dann zeigt sich ein bestimmter Zustand.

**Fazit:** Superposition ist ein zentrales Konzept der Quantenmechanik, das durch viele Experimente bestätigt wurde. Wir „wissen“ davon, weil die Vorhersagen der Theorie (inklusive Superposition) mit den Messergebnissen übereinstimmen.