Dekoherencja w układach kwantowych to podstawowe pojęcie, które odgrywa kluczową rolę w zachowaniu i rozumieniu układów kwantowych. Proces dekoherencji zachodzi, gdy układ kwantowy wchodzi w interakcję z otaczającym go środowiskiem, co prowadzi do utraty spójności i pojawienia się klasycznego zachowania. Zjawisko to należy wziąć pod uwagę podczas badania przejścia ze sfery kwantowej do klasycznej.
Należy zauważyć, że dekoherencję można rzeczywiście wytłumaczyć splątaniem układu kwantowego z otoczeniem. Kiedy układ kwantowy oddziałuje ze swoim otoczeniem, powstaje splątanie między systemem a środowiskiem. To splątanie prowadzi do korelacji funkcji falowej układu ze stopniami swobody środowiska, co skutkuje utratą spójności i pojawieniem się klasycznego zachowania.
Splątanie pomiędzy układem kwantowym a jego otoczeniem odgrywa kluczową rolę w procesie dekoherencji. W miarę splątania układu i otoczenia informacja o układzie rozprzestrzenia się do otoczenia, co prowadzi do tłumienia efektów interferencyjnych i niszczenia superpozycji kwantowych. Ta dekoherencja wywołana splątaniem jest kluczowym mechanizmem wyjaśniającym, dlaczego układy kwantowe wykazują klasyczne zachowanie w skali makroskopowej.
Ilustrujący przykład dekoherencji poprzez splątanie można zaobserwować w zjawisku pomiaru kwantowego. Kiedy mierzony jest układ kwantowy, wchodzi on w interakcję z aparaturą pomiarową, co prowadzi do splątania pomiędzy układem a aparaturą. To splątanie powoduje załamanie się superpozycji kwantowej układu, co skutkuje określonym wynikiem pomiaru. Splątanie pomiędzy systemem a aparaturą pomiarową jest niezbędne do zrozumienia, w jaki sposób pomiary kwantowe prowadzą do klasycznych wyników.
Dekoherencję można wytłumaczyć splątaniem układu kwantowego z otoczeniem. Proces dekoherencji wynika z utraty koherencji wywołanej splątaniem, co prowadzi do pojawienia się klasycznych zachowań w układach kwantowych. Zrozumienie roli splątania w dekoherencji jest niezbędne do wyjaśnienia granicy między światem kwantowym i klasycznym.
Inne niedawne pytania i odpowiedzi dotyczące Podstawy informacji kwantowych EITC/QI/QIF:
- Jak działa kwantowa bramka negacji (kwantowa bramka NOT lub bramka Pauliego-X)?
- Dlaczego bramka Hadamarda jest samoodwracalna?
- Jeśli zmierzysz pierwszy kubit stanu Bella w określonej podstawie, a następnie zmierzysz drugi kubit w podstawie obróconej o pewien kąt theta, prawdopodobieństwo, że otrzymasz rzut na odpowiedni wektor jest równe kwadratowi sinusa theta?
- Ile bitów klasycznej informacji byłoby potrzebnych do opisania stanu dowolnej superpozycji kubitów?
- Ile wymiarów ma przestrzeń 3 kubitów?
- Czy pomiar kubitu zniszczy jego superpozycję kwantową?
- Czy bramki kwantowe mogą mieć więcej wejść niż wyjść, podobnie jak bramki klasyczne?
- Czy do uniwersalnej rodziny bramek kwantowych zalicza się bramkę CNOT i bramkę Hadamarda?
- Co to jest eksperyment z podwójną szczeliną?
- Czy obracanie filtra polaryzacyjnego jest równoznaczne ze zmianą podstawy pomiaru polaryzacji fotonów?
Zobacz więcej pytań i odpowiedzi w EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals