decoerência

A decoerência é o processo pelo qual as superposições quânticas perdem coerência observável devido à interação de um sistema com o seu ambiente, levando ao surgimento de comportamento clássico em escalas macroscópicas. Em termos conceituais, o estado total pode permanecer puro, mas, ao descrever apenas o sistema isoladamente, observa-se a perda de interferência entre diferentes ramos de superposição.

Do ponto de vista formal, o estado de um sistema é descrito por uma matriz de densidade. Ao incluir o ambiente e, em seguida, traçar-se o ambiente, as componentes fora da diagonal (coerência entre estados diferentes) decaem rapidamente, de modo que o estado reduzido do sistema se aproxima de uma mistura clássica. Esse decaimento ocorre em um tempo característico denominado tempo de decoerência (tD) e depende da força da interação com o ambiente, da temperatura e da estrutura de densidade espectral. O processo pode ocorrer com evolução unitária do sistema completo; a perda de coerência surge apenas na descrição reduzida.

A decoerência não resolve, por si só, o problema da medida: ela explica por que observamos resultados clássicos, mas não escolhe de modo definitivo um único desfecho. O ambiente tende a favorecer estados estáveis, conceito conhecido como seleção pelo ambiente (einseleção, environment-induced superselection).

Fatores determinantes da taxa de decoerência incluem o acoplamento sistema-ambiente, a temperatura e a dinâmica do ambiente. Em objetos macroscópicos, a decoerência é extremamente rápida, tornando a superposição praticamente não observável. Em computação quântica, técnicas de proteção de coerência, decouplagem dinâmica e correção de erros são usadas para mitigar o efeito. Experimentos com qubits supercondutores, íons aprisionados e sistemas ópticos têm observado decoerência compatível com o modelo teórico.