Dekoherence je proces narušení koherence (z latinského cohaerentio - adheze, spojení), způsobený interakcí kvantově mechanického systému s prostředím prostřednictvím procesu, který je z hlediska termodynamiky nevratný . Samotný systém v průběhu tohoto procesu získává klasické vlastnosti, které odpovídají informacím dostupným v prostředí.
Dekoherence je postupná, nejde o křečovitý proces.
Z hlediska kvantové teorie je dekoherence kolapsem kvantové funkce v důsledku interakce s médiem.
Teorie dekoherence má důležitý důsledek: pro makrostav se předpovědi kvantové teorie prakticky shodují s předpověďmi klasické teorie.
Dekoherence byla odhalena při studiu problému pozorovatele kvantového systému . Pozorování jakéhokoli fyzického objektu se provádí jako výsledek jeho interakce s prostředím. (Například, aby videokamera přijala obraz určitého předmětu, musí být osvětlena – fotony vyzařované světelným zdrojem se od předmětu odrážejí, vstupují do objektivu a vytvářejí obraz na senzorovém poli.) V případě pozorování kvantového systému dopad fotonů změní stav tohoto systému, protože energie dopadu je srovnatelná s energií samotného systému. Zejména je nemožné pozorovat jediný elektron beze změny jeho stavu, protože když se foton a elektron srazí, oba změní svou energii i trajektorie. Na počátku 21. století byly provedeny experimenty, které ukázaly, že kvantová funkce kolabuje nejen při pozorování objektu, ale i při jakékoli interakci kvantového systému s okolím.[ upřesnit ] Při experimentech se zahřátými velkými molekulami dochází k dekoherenci v důsledku jejich vyzařování tepla (emise „tepelných“ fotonů) do okolního prostoru. Ve stejných experimentech byl prokázán postupný přechod systému z kvantového stavu do klasického s nárůstem interakce systému s prostředím (čím vyšší je teplota molekuly, tím větší je energie emitovaných fotonů jím a tím kratší je jejich vlnová délka , což umožňuje přesnější posouzení polohy ohřívané molekuly v prostoru) [1] .
Dekoherence je jednou z nejvýznamnějších technických překážek pro vytvoření kvantových počítačů . Pro boj s dekoherencí se na jedné straně vyvíjejí různé metody k izolaci kvantového systému, včetně použití extrémně nízkých teplot a vysokého vakua, a na druhé straně zavádění kódů odolných vůči chybám souvisejícím s dekoherencí do kvantových výpočtů. (obvykle v takových schématech stav logického qubitu zakódovaný stavem několika přidružených fyzických qubitů).
V současné době mohou experimentální fyzici udržovat atomy nebo jednotlivé fotony ve stavu superpozice po značnou dobu za předpokladu, že je minimalizována interakce s prostředím. Čím větší je však systém, tím vyšší je jeho náchylnost k vnějším vlivům. Ve velkých komplexních systémech skládajících se z mnoha miliard atomů dochází k dekoherenci téměř okamžitě, a z tohoto důvodu nemůže být Schrödingerova kočka na žádném místě mrtvá a zároveň živá.[ objasnit ] měřitelné rozpětí času.
Proces dekoherence je základní složkou myšlenkového experimentu navrženého Erwinem Schrödingerem , kterým chtěl ukázat neúplnost kvantové mechaniky při přechodu od subatomárních k makroskopickým systémům.