kvanttiprosesseista

Kvanttiprosessit ovat ilmiöitä, joissa kvanttiyksikön tai useamman kvanttiyksikön tila muuttuu ajan kuluessa. Ne voivat tapahtua suljetussa järjestelmässä, jolloin evoluutio on unitaarinen ja seuraa Schrödingerin yhtälöä; tai avointen järjestelmien tapauksissa, joissa järjestelmä vuorovaikuttaa ympäristönsä kanssa ja kokea dekoherenssia sekä dissipatiivisia prosesseja. Tilaa voidaan kuvata sekä tilanvektorin että tiheysmatriisin avulla.

Formalismi: Suljetun järjestelmän aikainen kehitys voidaan kuvata Liouville–von Neumannin yhtälöllä, joka pätee tiheysoperaattorille ρ(t). Avoimissa järjestelmissä dynamiikka voidaan esittää kvanttikanavien kautta (Krausoperaattoreiden muodossa) tai Lindbladin master-yhtälön avulla, jolloin kuvataan dissipatiivisia sekä dekoherenssiin liittyviä prosesseja.

Esimerkkejä kvanttiprosesseista ovat unitaarinen evoluutio suljetussa järjestelmässä, mittausprosessi sekä avoimien järjestelmien aiheuttama dekoherenssi ja dissipatiivinen kehitys. Näitä prosesseja voidaan tarkastella sekä kvanttitietotekniikan että kvanttikanavien näkökulmasta Krausoperaattoreiden avulla.

Käyttöalueet ja merkitys: Kvanttiprosessien ymmärrys on keskeistä kvanttitietotekniikassa, kvanttisimulaatiossa kemiallisissa ja materiaalitason järjestelmissä sekä kvanttimetrologiassa. Teoreettinen tuntemus auttaa suunnittelemaan ja hallitsemaan prosesseja, joissa superpositio, interferenssi ja ympäristön vuorovaikutus ovat olennaisia tekijöitä.