dekoherenssiilmiö

Dekoherenssiilmiö on prosessi, jossa kvanttisuperpositiot menettävät koherenssinsa vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa. Kun kvanttisysteemi on kiinni ympäristön kanssa, kokonaisuus kehittyy yksikertaisesti, mutta järjestelmän jähtevä tilanne voidaan kuvata alennetuilla tiloilla, eli tiheysmatriisilla, josta ympäristön vaikutus on huomioitu osittain ympäristön tilojen tekijöillä. Dekoherenssi johtaa käytännössä siihen, että systeemin tilat muuttuvat pois valitusta kohtausbasisista ja näyttäytyvät klassisina todennäköisyyksinä. Prosessi tapahtuu nopeasti ja riippuu järjestelmän ja ympäristön vuorovaikutuksen voimakkuudesta sekä ympäristön spektristä ja lämpötilasta.

Dekoherenssi ei tarkoita mitätietäisesti mittausta tai kollektiivista jumittamista; koko järjestelmä kehittyy yhtenäisesti, mutta tarkastellun järjestelmän tiheysmatriisi on palautettuna piirtynyt suurin piirtein diagonaliseksi tietyssä muistutuksessa osoitetussa valinnassa, jolloin interferenssitilat karsiutuvat. Tämä ympäristön valitsema ei-valikointi, eli einselection, määrittää, mitkä tilat toimivat "muistina" ja mitkä menettävät koherenssinsa.

Merkitys sekä perusfysiikassa että teknologiassa on keskeinen: decoherenssi rajoittaa kvanttisyklien ja -laskennan käyttöä suurissa järjestelmissä ja asettaa haasteita kvanttiasteiseen laskentaan sekä sommitelmiin. Tutkimus kattaa sekä kokeellisen demonstraation, esimerkkeinä interferenssikuvioiden hajoaminen ja kvanttiupotuksen aikaiset koherenssiaikavarsat (T1, T2), että teoreettiset mallit kuten ympäristömallit ja dekoherenssipolut. Dekoherenssi valaisee myös quantum-to-classical -rajapintaa ja einselectionin roolia.