Koherenssiaikaa

Koherenssiaika on ajanjakso, jonka kuluessa kvantti- tai optinen järjestelmä säilyttää koherenssin eli määritellyn faasijärjestyksen tilojen välillä. Ympäristön vuorovaikutukset ja dekoherenssi heikentävät koherenssiaikaa ajan mittaan. Sitä käytetään kvanttiteknologiassa, spektroskopiassa sekä laserteknologiassa.

Kvanttisessa kontekstissa koherenssiaika liittyy tilan superpositioiden säilymiseen. Yleisesti käytettyjä aikamääreitä ovat T1 (energia-relaksaatioaika) ja T2 (dekoherenssiaika). T2 kuvaa kokonaisdekoherenssia, johon vaikuttavat sekä puhdas dekoherenssi että energianvaihdon aiheuttama relaksaatio. T2* kuvaa inhomogeenisen laajenemisen aiheuttamaa havaittua koherenssiaikaa.

Optiikassa koherenssiaika liittyy valon taajuusleveyteen: tau_coh ≈ 1/Δν. Pidempi koherenssiaika tarkoittaa kapeamman spektrin ja pidemmän interferenssikuvan säilymistä. Koherenssiväylä L_coh = c τ_coh kuvaa valon koherenssireitin pituutta.

Mittaukset: Koherenssiaikaa voidaan arvioida interferometrialla, Ramsey-tyyppisillä kokeilla ja spin-echo -menetelmillä sekä spektroskopisesti määrittelemällä g^(1)(τ) -korrelaatiokäyrä.

Merkitys: Koherenssiaika rajoittaa kvantti- ja fotoni- sekä sensoritekniikan suorituskykyä. Pitkä koherenssiaika mahdollistaa paremman tilan säilymisen, korkeamman virheettömyyden kvante-gateissa, tarkemman interferenssin ja suuremman herkkyyden antureissa sekä luotettavamman tiedonsiirron. Ympäristön hallinta ja materiaalien laadun parantaminen tähtäävät koherenssiaikojen pidentämiseen.