Superposição é a capacidade de um sistema quântico estar em múltiplos estados ao mesmo tempo até ser medido.
Porque o conceito é difícil de entender, este princípio essencial da mecânica quântica é muitas vezes ilustrado por uma experiência realizada em 1801 pelo físico inglês, Thomas Young. O experimento de dupla ranhura de Young tinha como objetivo provar que a luz consiste em ondas. Hoje, o experimento é usado para ajudar as pessoas a entender a forma como os elétrons podem agir como ondas e criar padrões de interferência.
Para este experimento, um feixe de luz é apontado para uma barreira com duas fendas verticais. A luz passa através das fendas e o padrão resultante é registrado em uma placa fotográfica. Quando uma fenda é coberta, o padrão é o que seria esperado: uma única linha de luz, alinhada com a fenda que estiver aberta.
Intuitivamente, seria de esperar que se ambas as fendas estiverem abertas, o padrão de luz reflectiria duas linhas de luz alinhadas com as fendas. Na verdade, o que acontece é que a placa fotográfica se separa em múltiplas linhas de luz e escuridão em graus variados.
O que está sendo ilustrado por este resultado é que a interferência está ocorrendo entre as ondas que atravessam as fendas, no que, aparentemente, deveriam ser duas trajetórias não transversais. Cada fotão não só atravessa ambas as fendas; ele toma simultaneamente todas as trajectórias possíveis no caminho para a placa fotográfica.
Para ver como isto pode eventualmente ocorrer, outros experimentos têm focado em seguir os caminhos de fotões individuais. Surpreendentemente, a medição de alguma forma perturba as trajetórias dos fótons e, de alguma forma, os resultados do experimento tornam-se o que seria previsto pela física clássica: duas linhas brilhantes na placa fotográfica, cada uma alinhada com as fendas na barreira. Isto levou os cientistas a concluir que a superposição não pode ser diretamente observada; pode-se apenas observar a consequência resultante, interferência.
Na computação, o conceito de superposição tem implicações importantes para a forma como a informação será processada e armazenada no futuro. Por exemplo, os computadores clássicos de hoje processam informações em bits de um ou zero, semelhante a um interruptor de luz sendo ligado ou desligado. Os supercomputadores quânticos de amanhã, entretanto, processarão informações como qubits -- um, zero ou uma sobreposição dos dois estados.