量子退相干
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在量子力学里,开放量子系统的量子相干性会因为与外在环境发生量子纠缠而随著时间逐渐丧失,这效应称为量子退相干(英语:Quantum decoherence),又称为量子去相干。量子退相干是量子系统与环境因量子纠缠而产生的后果。由于量子相干性而产生的干涉现象会因为量子退相干而变得消失无踪。量子退相干促使系统的量子行为变迁成为经典行为,这过程称为“量子至经典变迁”(quantum-to-classical transition)。德国物理学者汉斯·泽贺(英语:H. Dieter Zeh)最先于1970年提出量子退相干的概念。自1980年以来,量子退相干已成为热门研究论题。[2][1]:10-12
实际而言,不存在孤立系统,特别是不存在孤立宏观系统,通过某种方式,每个量子系统都会持续地与外在环境耦合,发生量子纠缠,从而形成纠缠态。因此,量子退相干可以视为存在于量子系统内部的相干性随著时间流易而退定域(delocalize)至量子系统与环境所组成的纠缠系统,换句话说,量子系统内部的几个成分彼此之间的相位关系,会逐渐地退定域至整个系统,也就是说,量子系统的相位信息会持续地泄露至环境,从而有效地促使伴随著相干性的干涉现象消失无踪。
量子退相干能够解释为什么不会观察到干涉现象,但是,量子退相干能否解释波函数塌缩的后果,这论题至今仍旧存在巨大争议,一个很重要的原因就是,很难将这论题跟量子力学的诠释做分割,而人们各自有各自青睐的诠释。量子退相干是一种标准量子力学效应,关于它是否能够解释波函数塌缩的后果,存在有很多种观点,大多数过于乐观或过于悲观的观点,皆可追溯至对于量子退相干运作范围的误解。[1]:49-50
量子退相干不是一种量子力学诠释,而是利用量子力学分析获得的结果。它严格遵守量子力学,并没有对量子力学的基础表述做任何修改。很多完成的量子实验已证实量子退相干的存在与正确性。[2]:8
在实现量子计算机方面,量子退相干是一种必须面对的挑战,因为量子计算机的运作倚赖维持量子相干态的演化不被环境搅扰。简言之,必需良好维持量子相干态与管控量子退相干,才能够实际进行量子运算。[1]:第7章