decoherence是什么意思，decoherence的意思翻译、用法、同义词、例句

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专业解析

量子退相干（decoherence）是指量子系统失去其量子相干性的过程，这是量子力学系统在与外部环境相互作用时发生的一种普遍现象。它解释了为什么宏观物体通常不表现出量子行为（如叠加态和纠缠），以及量子效应如何在微观尺度向经典行为过渡。以下是详细解释：

1. 核心概念：相干性的丧失

   • 量子系统的独特特性之一是其能够处于叠加态（superposition），即同时处于多个状态的组合（例如，一个粒子同时通过两条路径）。这种叠加态包含了不同状态之间的明确相位关系（phase relationship），这种关系使得量子干涉等现象成为可能。
   • 退相干就是指这种相位关系被破坏或丢失的过程。一旦发生退相干，系统就不再处于纯粹的叠加态，其行为开始变得类似于经典系统，无法再观测到量子干涉效应。

2. 机制：环境诱导的退相干

   • 退相干的主要原因是量子系统不可避免地与其周围环境（Environment）发生相互作用。环境可以包括光子、空气分子、背景辐射，甚至是测量仪器本身。
   • 当量子系统与环境相互作用时，关于系统状态的信息会“泄露”到环境中。环境中的自由度极其巨大且复杂，系统状态信息一旦进入环境，就会迅速扩散并被“稀释”，变得几乎不可能通过实验手段完整地追踪和恢复。
   • 这种信息泄露导致系统不同状态之间的相对相位变得随机化（randomized）或被平均掉（averaged out）。结果就是，系统看起来失去了相干性，叠加态坍缩（collapse）或退化为一个经典的概率混合态（mixture），而非量子叠加态。

3. 意义与重要性

   • 经典与量子的边界： 退相干理论为理解宏观世界为何遵循经典物理规律而非量子规律提供了一个物理机制（而非哲学解释）。它说明了量子效应如何随着系统尺度增大或与环境耦合增强而迅速消失。
   • 量子测量问题： 退相干被视为解决量子力学测量问题（measurement problem）的一个重要组成部分。它解释了为何在测量时我们只能得到一个确定的结果（而非叠加态），尽管波函数演化本身是线性的。退相干描述了系统-环境纠缠导致的“表观坍缩”（apparent collapse），但并未完全解决测量问题中关于“唯一结果”的争议。
   • 量子技术（如量子计算）的挑战： 在量子计算和量子信息处理中，量子比特（qubit）必须长时间保持其相干性才能执行复杂的计算。退相干是导致量子比特出错（量子噪声）和限制量子计算机规模和能力的主要因素之一。理解和抑制退相干是这些领域的关键挑战。

量子退相干是开放量子系统（与环境有相互作用的系统）的基本动力学过程。它描述了系统量子相干性（特别是相位信息）因与环境发生不可逆的量子纠缠和信息交换而遭到破坏的过程。这一过程导致量子叠加态不可逆地演化为经典的概率混合，是宏观世界经典行为涌现的关键机制，也是实现实用化量子技术的主要障碍。

参考资料：

1. Stanford Encyclopedia of Philosophy: Quantum Decoherence - 提供关于退相干概念、机制及其在量子力学基础中作用的权威哲学和物理学讨论。https://plato.stanford.edu/entries/qm-decoherence/
2. California Institute of Technology: Quantum Information Course Notes - 解释退相干作为量子信息泄露到环境的过程及其对量子系统的影响。https://pma.caltech.edu/content/quantum-information
3. American Physical Society (APS) Journals (e.g., Physical Review) - 包含大量关于退相干理论、实验观测及其在量子计算中影响的原创研究论文和综述。https://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.47.777 (示例链接，具体文章需检索)

网络扩展资料

Decoherence（退相干/消相干）是量子力学中的核心概念，指量子系统因与环境相互作用而失去量子相干性的过程。以下是详细解释：

1. 基本定义与发音

• 音标：英式发音为 [diːkəʊˈhɪərəns]，美式发音为 [diːkoʊˈhɪrəns]。
• 直译：原意为“脱散”或“散屑”，但在物理语境中特指量子态的“退相干”或“消相干”。

2. 量子力学中的核心概念

量子退相干描述了量子系统（如粒子、原子等）与外界环境（如光子、气体分子等）发生能量或信息交换时，其量子叠加态逐渐退化为经典概率分布状态的现象。例如：

• 叠加态消失：原本处于叠加态的量子系统（如同时处于两种状态的粒子）会因环境干扰而坍缩到单一状态。
• 量子特性丧失：系统失去量子纠缠、干涉等特性，表现出经典物理行为。

3. 重要性及影响

• 量子计算的挑战：退相干是量子计算机发展的主要障碍，因为它会导致量子比特（qubit）存储的信息快速丢失。
• 经典与量子的界限：退相干理论解释了宏观物体为何不表现出量子行为，为“量子到经典”的过渡提供了机制。

4. 相关术语扩展

• 退相干控制（Decoherence Control）：通过技术手段抑制退相干效应。
• 无消相干子空间（Decoherence-Free Subspace）：特定条件下可抵抗环境干扰的量子态空间。

Decoherence 是量子系统因环境干扰失去量子特性的过程，对量子技术至关重要。如需进一步了解其数学描述或实验案例，可参考量子力学教材或专业论文。

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