דה-קוהרנטיות קוונטית

בתורת הקוונטים, דה-קוהרנטיות קוונטית היא הדרך לתאר את התגובה של מערכות מיקרוסקופיות עם סביבתן. תגובה זו, שלעיתים יכולה להיקרא "מדידה", גורמת לשינויים במערכת הנראים כמו קריסת פונקציית הגל, בהתאם לפירושים מסוימים של תורת הקוונטים. דה-קוהרנטיות קוונטית נגרמת על ידי אבולוציה תרמודינמית שאינה הפיכה, בניגוד לאבולוציה האוניטרית שנגזרת ממשוואת שרדינגר.

מערכת קוונטית היא קוהרנטית כל עוד היא אינה שזורה עם סביבתה, כך שהיא יכולה להימצא בסופרפוזיציה של מספר מצבים היכולים להתאבך זה עם זה. ברגע שהמערכת מגיבה עם סביבתה בצורה כזו שלכל מצב של המערכת יש מצב מקביל של הסביבה ומצבי הסביבה אינם חופפים ניתן להגיד שהסביבה "מדדה" את המערכת וזו איבדה את הקוהרנטיות שלה.

למושג דה-קוהרנטיות קוונטית יש חשיבות רבה בתחומי האינפורמציה הקוונטית והחישוביות הקוונטית. ההתקדמות האיטית ביישום המעשי של תחומים אלו נובעת בחלקה הגדול מדה-קוהרנטיות קוונטית שגורמת לקושי בשמירה על מצב שזור קוונטית. כתוצאה מאינטראקציה עם הסביבה, מצבים קוונטיים נוטים לאבד מהר מאוד את הפאזות היחסיות המאפיינות אותם, ולקבל פאזות אקראיות.

לדה-קוהרנטיות יכולות להיות מספר סיבות ניסיוניות:
זמני חיים סופיים של המצבים הקוונטיים
רעשים ניסיוניים במערכת
אינטראקציה עם הסביבה, כמו בליעה ופליטה של פוטונים מהחדר.

דוגמה לדה-קוהרנטיות קוונטית
דוגמה לדה-קוהרנטיות ניתן למצוא בניסוי שני הסדקים: כאשר חלקיק בודד, בין שהוא פוטון ובין שהוא אלקטרון, עובר דרך שני סדקים ואחר-כך פוגע במסך. על גבי המסך מתקבלת תמונת התאבכות. תמונת ההתאבכות נוצרת מכך שהחלקיק עבר דרך שני הסדקים, ובעושו כן, עבר דרך שונה ולכן צבר פאזה אחרת, כך שהחלקיק התאבך עם עצמו. לעומת זאת אם מתבצעת מדידה שבודקת דרך איזה מהסדקים עבר החלקיק לפני שהוא הגיעו למסך, אזי מדידה שכזאת גורמת לקריסה של פונקציית הגל של החלקיק והורסת את תמונת ההתאבכות. במקרה כזה חלקיק אחד עובר דרך אחד מהסדקים בלבד. גם מדידה חלקית שלא גורמת לקריסה מוחלטת של פונקציית הגל של החלקיקים, תגרום לכך שהפאזות יתערבבו ולכן תשבש בהדרגה את תמונת ההתאבכות.

דה-קוהרנטיות בפירוש העולמות המרובים
פירוש העולמות המרובים הוא ניסוח אלטרנטיבי של תורת הקוונטים שעל פיו פונקציית הגל של היקום מורכבת מאוסף של פונקציות גל ב"עולמות" מקבילים. דה-קוהרנטיות קוונטית מאפשרת ניסוח מדויק יותר של התאוריה משום שהיא מסוגלת להגדיר את אותם עולמות מקבילים.

לקריאה נוספת
 Mario Castagnino, Sebastian Fortin, Roberto Laura and Olimpia Lombardi, A general theoretical framework for decoherence in open and closed systems, Classical and Quantum Gravity, 25, pp. 154002–154013, (2008).

קישורים חיצוניים

דה-קוהרנטיות קוונטית באנציקלופדיה לפילוסופיה של אוניברסיטת סטנפורד

ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
מכניקת הקוונטים