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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着时间逐渐丧失，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。 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着时间流易而退定域(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着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坍缩的后果，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坍缩的后果，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。 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。 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。 环境相互作用 退相干现象，根据当前的看法，主要是因为所关注的"系统"(比如所在意的粒子或各种形式的量子位元)与"环境"--一个大非常多的量子系统--的相互作用会导致相位资讯的丧失(主要会发生量子缠结，quantum entanglement)。当两者相互作用时，在能量上会出现随机扰动的热交换，而相位资讯上就会因随机扰动而发生退相干，常用的模型是量子布朗运动。若以密度算符表示型写出"系统"量子态，可以发现退相干所造成的影响就是非对角线元素随时间变而为零。 观察者施行量子测量 脱散现象不仅仅是因环境存在所自发而生，当观察者进行量子测量时，也会发生不同程度的脱散--完全的资讯获取(投影式测量，projective measurement)，会导致完全的脱散;而透过量子非毁坏性测量(qunatum non-demolition, QND, measurement)以达部分的资讯获取，脱散程度上就会是部分的。 简介 先介绍一下"量子相干性"。 现在各国科学家都在努力希望实现量子计算机，而量子计算机需要一些重要的量子性质。其一是"量子相干性"。 量子相干性，或者说"态之间的关联性"。其中一种说法就是其合作者在1935年根据假想实验作出的一个预言。这个假想实验是这样的:在高能加速器中，由能量生成的一个电子和一个正电子朝着相反的方向飞行，在没有人观测时，两者都处于向右和向左自旋的叠加态，而进行观测时，如果观测到电子处于向右自旋的状态，那么正电子就一定处于向左自旋的状态。这是因为，正电子和电子本是通过能量无中生有而来，必须遵守守恒定律。这也就是说，"电子向右自旋"和"正电子向左自旋"的状态是相关联的，称作"量子相干性"。这种相干性只有用量子理论才能说明。 应用 要在量子计算机中实现高效率的并行运算，就要用到量子相干性。彼此有关的量子比特串列，会作为一个整体动作。因此，只要对一个量子比特进行处理，影响就会立即传送到串列中多余的量子比特。这一特点，正是量子计算机能够进行高速运算的关键。 |
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