Koherenssihäviöillä

Koherenssihäviöillä tarkoitetaan ilmiötä, jossa kvanttisysteemin koherenssi—kyky ylläpitää superposition-tilojen välisiä fasaerot—heikkenee ympäristön kanssa käytävässä vuorovaikutuksessa. Kun järjestelmä on eristetty, sen tilaa kuvaa tiheysmatriisi ρ. Ympäristön kanssa vuorovaikutuksessa ρ:n off-diagonaaliset elementit heikkene ja lopulta katoavat, jolloin tilan ilmentymät käyvät yhä klassisemmiksi. Tämä prosessi tunnetaan koherenssihäviönä tai dekoherenssina, ja se voi esiintyä sekä pelkkänä dekoherenssina että dissipatiivisena energiansiirtona järjestelmän ja ympäristön välillä.

Matemaattisesti koherenssihäviötä kuvataan usein tilan reduktiolla ympäristön osalta: ρ_S(t) = Tr_E[ρ_SE(t)]. Markovisissa malleissa kehitys voidaan kirjoittaa Lindbladin masterimuodon mukaan: dρ_S/dt = -i[H_S, ρ_S] + ∑_k (L_k ρ_S L_k† - 1/2 {L_k† L_k, ρ_S}). Koherenssin vähenemisen aikataulut määritellään usein dekoherenssin aikajänteinä, kuten T2, sekä energianvaihdon aikajana T1. Dekoherencei ilmenee interferenssien hajoamisena ja näkyvyyden heikkenemisenä.

Koherenssihäviöt vaikuttavat sekä kvanttitietokoneisiin että kvanttitilaviestintään; ne rajoittavat koherenssiaikoja ja siten laskennan sekä viestinnän suorituskykyä. Keskeisiä torjuntamenetelmiä ovat ympäristön eristäminen, dynamiikan hallinta, virheenkorjaus sekä koherenssin säilymisen turvaavat tilat ympäristön häiriöiltä.