Koherenssiajassa

Koherenssiajassa on käsite, jota käytetään kuvaamaan ajanjaksoa, jonka aikana aalto- tai kvanttisysteemin vaihe- ja korelaatio pysyvät koherentteina. Sillä alueella järjestelmä säilyttää suhteellisen fasaation, mikä mahdollistaa tilanteet kuten interferenssin syntymisen ja ylläpitämisen. Termiä sovelletaan erityisesti optiikassa, spektroskopiassa ja kvanttitietojenkäsittelyssä.

Koherenssiajasta puhutaan tavallisesti suhteessa koherenssifunktioihin ja siihen, kuinka nopeasti korelaatiot heikkenevät ajan kuluessa. Yleisesti koherenssiaika on kytköksissä spektrin laajuuteen: mitä kapeampi lähtöspektri, sitä pidempi on koherenssiaika. Eri järjestelmissä ja mittausmenetelmillä käytetään kuitenkin hieman erilaisia määritelmiä ja kynnysarvoja, mikä heijastaa sekä teknisiä että fysikaalisia eroja.

Koherenssiaikaan vaikuttavat dekoherensiaparat, kuten ympäristön vuorovaikutukset, lämpötilat, liikkuvat hiukkaset ja materiaalin epäpuhtaudet. Dekoherenssi hävittää alkuperäisen fasaation, mikä rajoittaa esimerkiksi interferometrisissä mittauksissa tarvittavaa aikaa.

Sovelluksissa koherenssiajalla on keskeinen rooli. Pitkä koherenssiaika mahdollistaa tarkan interferenssin ja tarkan spektrin erottelun optisissa lähteissä, kun taas kvanttiteknologiassa koherenssiaika määrittää qubitin operaatioiden keston ennen decoherenceia. Koherenssiajalla on yhteys myös koherenssien langanpään mittauksiin ja koherenssikanttiin, kuten koherenssien pituuteen (koherenssileveys ja koherenssiviive) sekä vastaaviin mittayksiköihin.

Lyhyesti: koherenssiajassa määritellään, kuinka kauan järjestelmä säilyttää koherenssin ennen dekoherenssia ympäristön vaikutuksesta, ja sillä on tärkeä rooli sekä perustutkimuksessa että sovelluksissa.