Decoerența este un proces de încălcare a coerenței (din latinescul cohaerentio - adeziune, conexiune), cauzat de interacțiunea unui sistem mecanic cuantic cu mediul printr- un proces care este ireversibil din punctul de vedere al termodinamicii . Pe parcursul acestui proces, sistemul însuși dobândește caracteristici clasice care corespund informațiilor disponibile în mediu.
Decoerența este treptată, nu este un proces spasmodic.
Din punctul de vedere al teoriei cuantice, decoerența este prăbușirea unei funcții cuantice ca urmare a interacțiunii cu un mediu.
Teoria decoerenței are o consecință importantă: pentru macrostat, predicțiile teoriei cuantice coincid practic cu predicțiile teoriei clasice.
Decoerența a fost relevată în studiul problemei observatorului unui sistem cuantic . Observarea oricărui obiect fizic se realizează ca urmare a interacțiunii acestuia cu mediul. (De exemplu, pentru ca o cameră video să primească o imagine a unui anumit obiect, acesta trebuie să fie iluminat - fotonii emiși de sursa de lumină sunt reflectați de obiect, intră în obiectiv și creează o imagine pe matricea de senzori.) În cazul observării unui sistem cuantic, impactul fotonilor schimbă starea acestui sistem deoarece energia de impact este comparabilă cu energia sistemului însuși. În special, este imposibil să observați un singur electron fără a-și schimba starea, deoarece atunci când un foton și un electron se ciocnesc, ambii își schimbă atât energia, cât și traiectoriile. La începutul secolului XXI au fost efectuate experimente care au arătat că funcția cuantică se prăbușește nu numai la observarea unui obiect, ci și în timpul oricărei interacțiuni a unui sistem cuantic cu mediul.[ clarifica ] În experimentele cu molecule mari încălzite, decoerența are loc ca urmare a radiației lor de căldură (emisia de fotoni „termici”) în spațiul înconjurător. În aceleași experimente s-a demonstrat o tranziție treptată a sistemului de la o stare cuantică la una clasică cu o creștere a interacțiunii sistemului cu mediul (cu cât temperatura moleculei este mai mare, cu atât energia fotonilor emiși este mai mare). prin ea și cu cât lungimea lor de undă este mai mică , ceea ce permite o evaluare mai precisă a poziției moleculei încălzite în spațiu) [1] .
Decoerența este unul dintre cele mai semnificative obstacole tehnice în calea creării computerelor cuantice . Pentru a combate decoerența, pe de o parte, sunt dezvoltate diferite metode pentru izolarea unui sistem cuantic, inclusiv utilizarea temperaturilor extrem de scăzute și a vidului ridicat și, pe de altă parte, introducerea de coduri rezistente la erorile legate de decoerență în calculul cuantic (de obicei, în astfel de scheme, starea unui qubit logic codificat de starea mai multor qubiți fizici asociați).
În prezent, fizicienii experimentali pot menține atomii sau fotonii individuali într-o stare de suprapunere pentru perioade semnificative de timp, cu condiția ca interacțiunea cu mediul să fie redusă la minimum. Cu toate acestea, cu cât sistemul este mai mare, cu atât este mai mare susceptibilitatea acestuia la influențe externe. În sistemele mari complexe care constau din multe miliarde de atomi, decoerența are loc aproape instantaneu și, din acest motiv, pisica lui Schrödinger nu poate fi atât moartă, cât și vie pe niciun[ clarifica ] un interval de timp măsurabil.
Procesul de decoerență este o componentă esențială a experimentului de gândire propus de Erwin Schrödinger , prin care a dorit să arate incompletitudinea mecanicii cuantice în trecerea de la sistemele subatomice la cele macroscopice.