A dekoherencia a koherencia megsértésének folyamata (a latin cohaerentio szóból - adhézió, kapcsolódás), amelyet egy kvantummechanikai rendszernek a környezettel való kölcsönhatása okoz egy termodinamikai szempontból visszafordíthatatlan folyamaton keresztül . E folyamat során a rendszer maga is olyan klasszikus tulajdonságokat szerez, amelyek megfelelnek a környezetben elérhető információknak .
A dekoherencia fokozatos, nem görcsös folyamat.
A kvantumelmélet szempontjából a dekoherencia egy kvantumfüggvény összeomlása közeggel való kölcsönhatás következtében.
A dekoherencia elméletének van egy fontos következménye: a makroállapot számára a kvantumelmélet előrejelzései gyakorlatilag egybeesnek a klasszikus elmélet előrejelzéseivel.
A dekoherenciát a kvantumrendszer megfigyelőjének problémájának vizsgálata során tárták fel . Bármely fizikai tárgy megfigyelése a környezettel való kölcsönhatás eredményeként történik. (Például ahhoz, hogy egy videokamera képet kapjon egy bizonyos tárgyról, meg kell világítani - a fényforrás által kibocsátott fotonok visszaverődnek a tárgyról, belépnek az objektívbe, és képet hoznak létre az érzékelőtömbön.) Kvantumrendszer megfigyelése esetén a fotonok hatása megváltoztatja a rendszer állapotát, mivel a becsapódási energia összemérhető magának a rendszernek az energiájával. Különösen lehetetlen egyetlen elektron megfigyelése anélkül, hogy állapota megváltozna, mivel amikor egy foton és egy elektron ütközik, mindkettő megváltoztatja energiáját és pályáját. A 21. század elején olyan kísérleteket végeztek, amelyek kimutatták, hogy a kvantumfüggvény nemcsak egy objektum megfigyelésekor omlik össze, hanem a kvantumrendszer és a környezet bármilyen kölcsönhatása során is.[ pontosítás ] A fűtött nagy molekulákkal végzett kísérletekben a dekoherencia a környező térbe történő hősugárzásuk (a "termikus" fotonok kibocsátása) eredményeképpen következik be. Ugyanezen kísérletekben a rendszer fokozatos átmenetét a kvantumállapotból a klasszikus állapotba mutatták be, a rendszer és a közeg kölcsönhatásának növekedésével (minél magasabb a molekula hőmérséklete, annál nagyobb a kibocsátott fotonok energiája általa és minél rövidebb a hullámhosszuk , ami lehetővé teszi a fűtött molekula térbeli helyzetének pontosabb megítélését) [1] .
A dekoherencia a kvantumszámítógépek létrehozásának egyik legjelentősebb technikai akadálya . A dekoherencia leküzdésére egyrészt különféle módszereket fejlesztenek ki kvantumrendszerek elkülönítésére, beleértve a rendkívül alacsony hőmérséklet és a nagy vákuum használatát, másrészt a dekoherenciával kapcsolatos hibáknak ellenálló kódok bevezetését a kvantumszámításba. (általában az ilyen sémákban egy logikai qubit állapota, amelyet több kapcsolódó fizikai qubit állapota kódol).
Jelenleg a kísérleti fizikusok jelentős ideig képesek szuperpozícióban tartani az atomokat vagy az egyes fotonokat , feltéve, hogy a környezettel való kölcsönhatás minimálisra csökken. Azonban minél nagyobb a rendszer, annál érzékenyebb a külső hatásokra. A sok milliárd atomból álló, összetett rendszerekben a dekoherencia szinte azonnal megtörténik, és ezért Schrödinger macskája nem lehet egyszerre halott és él.[ pontosítás ] mérhető időtartam.
A dekoherencia folyamata lényeges eleme az Erwin Schrödinger által javasolt gondolatkísérletnek , amellyel a kvantummechanika hiányosságát kívánta megmutatni a szubatomi rendszerekről a makroszkopikus rendszerekre való átmenet során.