Квантова декогеренція — один із підходів до проблеми вимірювання в квантовій механіці, у рамках якого квантова система втрачає свою когерентність поступово внаслідок взаємодії з термостатом. Підхід є альтернативним до ідеї колапсу хвильової функції, постулювання раптової, стрибкоподібної втрати системою своєї квантовості. Процес декогеренції є необоротним. Спроби побудови математичної теорії квантової декогеренції особливо інтенсивні, починаючи з 1980-их.
Не повністю когеретні, змішані стани, описуються в квантовій механіці матрицею густини. Один із підходів до проблеми декогеренції полягає у використанні редукованої матриці густини, яку можна отримати з матриці густини повної системи усередненням за ступенями вільності термостата.
З іншого боку реальна втрата когерентності квантовими бітами, кубітами, є перешкодою при конструюванні квантових комп'ютерів, для яких бажаним сценарієм був би когерентний розвиток в часі й миттєвий колапс хвильової функції при вимірюванні.
Механізм Декогеренція виникає внаслідок взаємодії квантової системи з навколишнім середовищем. Навіть слабка неконтрольована взаємодія пов'язує стан системи зі станами великої кількості зовнішніх ступенів вільності. У результаті система та середовище стають квантово заплутаними. Якщо спостерігач не відстежує всі ступені вільності середовища, стан самої системи описують редукованою матрицею густини. У базисі станів, який виділяє взаємодія із середовищем, недіагональні елементи цієї матриці, відповідальні за інтерференцію між складниками суперпозиції, з часом зменшуються. Тому результати спостережень починають поводитися як класична статистична суміш, хоча повна система разом із середовищем продовжує еволюціонувати квантово. Швидкість процесу залежить від сили взаємодії, властивостей середовища та того, наскільки різняться стани суперпозиції. Для макроскопічних об'єктів кількість зовнішніх ступенів вільності дуже велика, тому час декогеренції зазвичай надзвичайно малий. Середовище також може виділяти стійкі стани, які найменше руйнуються під час взаємодії; цей процес називають середовищно індукованою суперселекцією. Декогеренція пояснює втрату спостережуваної інтерференції, але сама по собі не визначає, який саме результат буде отримано в окремому вимірюванні.
Примітки
Джерела
Zurek, Wojciech H. (2003). "Decoherence and the transition from quantum to classical – REVISITED", (An updated version of PHYSICS TODAY, 44:36–44 (1991) article)
Berthold-Georg Englert, Marlan O. Scully & Herbert Walther, Quantum Optical Tests of Complementarity, Nature, Vol 351, pp 111–116 (9 May 1991) and (same authors) The Duality in Matter and Light Scientific American, pg 56–61, (December 1994). Demonstrates that complementarity is enforced, and quantum interference effects destroyed, by irreversible object-apparatus correlations, and not, as was previously popularly believed, by Heisenberg's uncertainty principle itself. Mario Castagnino, Sebastian Fortin, Roberto Laura and Olimpia Lombardi, A general theoretical framework for decoherence in open and closed systems, Classical and Quantum Gravity, 25, pp. 154002–154013, (2008). A general theoretical framework for decoherence is proposed, which encompasses formalisms originally devised to deal just with open or closed systems.
Примітки