decoerenza

La decoerenza è un processo fisico per cui la coerenza tra stati di superposizione di un sistema quantistico viene meno a causa dell’interazione con l’ambiente circostante. L’effetto è cruciale per spiegare perché, a scale macroscopiche, i sistemi non mostrano chiaramente interferenze quantistiche e sembrano comportarsi secondo le regole della meccanica classica.

Dal punto di vista formale, si considera un sistema S che interagisce con un ambiente E. Il sistema complessivo è descritto da uno stato quantisticoUnitario ρ_SE; per descrivere S si usa la matrice di densità ridotta ρ_S = Tr_E(ρ_SE). Le componenti off-diag di ρ_S, responsabili della coerenza tra stati di base, si attutiscono progressivamente a seguito dell’interazione con E, portando a una apparente perdita di interferenza. L’interazione determina una base preferita, detta base di puntatore, in cui lo stato di S resta relativamente stabile nonostante l’ambiente.

La decoerenza non è un collasso della funzione d’onda: l’evoluzione resta unitaria per l’intero sistema completo, ma l’evoluzione ridotta di S produce comportamenti statistici che imitano una scelta casuale tra stati classici. Le conseguenze includono l’emergere di proprietà classiche su scale macroscopiche e la definizione di stati robusti contro le perturbazioni ambientali. I tempi di decoerenza sono tipicamente molto rapidi rispetto alle dinamiche di controllo del sistema.

Nell’ambito interpretativo della meccanica quantistica, la decoerenza è centrale per discutere la transizione tra quantistico e classico e per argomentare eventuali interpretazioni come il many-worlds o la teoria dei quasiclassici. In esperimenti reali, si osserva la perdita di interferenza in sistemi come ioni, atomi ultrafreddi, fotoni in optical setups e qubit superconduttivi, confermando l’ipotesi dell’ambiente come agente di decoerenza.