koherenssihäviöt

Koherenssihäviöt ovat ilmiö, jossa koherenssi kvantti- tai valoaaltojärjestelmässä heikkenee tai häviää vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa. Tämä heikentää järjestelmän kykyä muodostaa ja ylläpitää interferenssiaaltoja, mikä on keskeistä monissa kvantti- ja optiikan sovelluksissa.

Päämuodot ovat dekoherenssi, dephasointi ja relaksaatio. Dekoherenssi kuvaa ympäristövaikutuksesta johtuvaa muutosta, joka muuttaa järjestelmän vaiheita ja heikentää koherenssia; dephasoinnissa yksittäisten tilojen väliset suhteelliset vaiheet hajaantuvat, kun taas relaksaatio tarkoittaa energian siirtymää järjestelmän ja ympäristön välillä, mikä muuttaa tilan populaatioita. Yleisimmät mekanismit ovat lämpötilan aiheuttama melu, magneetti- ja sähköhäiriöt sekä vuorovaikutus phononien tai ympäristön mittareiden kanssa.

Koherenssin häviäminen voidaan kuvata tiheysmatriisin off-diagonaalisten elementtien ρ_ij (i ≠ j) vaimenemisena. Mallinnuksessa käytetään usein ajanhallittua dekoherenssia, jossa dekoherenssiaikoja merkitään T2 (dekoherenssi ja dephasointi) sekä relaksaatioaikaan T1. Optiikassa koherenssiaika τ_c ja koherenssikesto määrittävät, kuinka nopeasti interferenssikuvio heikkenee; koherenssikesto liittyy myös koherenssiväliin, l_c = cτ_c.

Koherenssihäviöillä on keskeinen vaikutus kvanttitekniikan suorituskykyyn sekä korkean tarkkuuden metrologian ja aineen spektrin tutkimusten kannalta. Esimerkkejä kokeista, joissa koherenssihäviöt ovat olennaisia, ovat Mach-Zehnder -interferometrit, Ramsey-fringet sekä spin-echo- ja dynamisen decoupling -menetelmät. Koherenssihäviöitä pyritään hallitsemaan eristämällä järjestelmä ympäristöstä, käyttämällä viritys- ja koodausmenetelmiä sekä sovittamalla mittausreaktioita.