Kvanttikoherentin

Kvanttikoherentssi, tai kvanttikoherentin käsitteeseen viitataan usein samalla termillä kvanttikoherenssi, kuvaa tila- tai prosessitasolla havaittavaa kykyä ylläpitää fasiaseuraa eri kvanttisävyjen välillä. Tämä mahdollistaa kvanttijärjestelmien superposition ja interferenssiopeudet, jotka eroavat klassisista järjestelmistä. Kvanttikoherensi on keskeinen ilmiö monissa kvanttitekniikoissa, kuten kvanttitietokoneissa, kvanttisessa kommunikaatiossa ja kvanttisessa sensoroinnissa. Kvanttikoherentin käsite voidaan sanoa olevan yleisesti ottaen kvanttikoherenssin ominaisuus, ja sen tarkka muoto riippuu kontekstista ja mittausmenetelmistä.

Matemaattisesti kvanttikoherenssi ylläpidetään usein kvanttijärjestelmän tiheysmatriisin ρ off-diagonaalisilla elementeillä, joita sanotaan coherencen osiksi. Kun i ja j ovat eri tiloja, ρ_ij kuvaa tilojen välisestä vaihe-erosta ja superposition mahdollisuuksista. Ulkoinen ympäristö tai vuorovaikutukset aiheuttavat decoherenceia, eli coherencen heikkenemistä ja lopulta tilan klassillistumista sekavaan tilaan. Koheeren aika (coherence time) ja koherenssikiilto (coherence length) kuvaavat, kuinka pitkään tai kuinka kauan kvanttijärjestelmän koherentit ominaisuudet säilyvät käytännössä.

Käytännön ilmentymiä ovat interferenssi-ilmiöt, kuten kaksoisrakoristeisessa kokeessa sekä kvantti-interferometreissä. Kvanttitietokoneissa ja kvanttiverkoissa koherenssi on resursseja: liiallinen vuorovaikutus ympäristön kanssa heikentää laskentakykyä, kun taas koherenssin hallinta, virheenkorjaus ja dynaminen dekoupling pyrkivät pidentämään sitä.

Kvanttikoherenssi on tutkimuksen ja teknologian keskeinen teema; sen ymmärtäminen ja hallinta mahdollistavat yhä luotettavammat kvanttijärjestelmät ja -mittaukset.