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Decoherentie

Dekohärenz ist in der Quantenmechanik der Mechanismus, durch den die Kohärenz-Eigenschaften bestimmter Quantenzustände ganz oder teilweise unterdrückt wird. Dieses Phänomen ist besonders wichtig für Prozesse in der klassische Physik mit quantenmechanischen Prozessen verbunden.

Beschreibung

In der Quantenmechanik kann ein System sein Überlagerung von Eigenzustände sind: Der erwartete Messwert ist unbestimmt und der Beobachter ist unbekannt. Das System befindet sich somit tatsächlich in mehreren Zuständen gleichzeitig. Diese unbestimmten Eigenschaften können zu Quantenphänomenen führen, die mit der klassischen Physik nicht erklärt werden können, zum Beispiel die Interferenz eines Teilchens mit sich selbst. Andererseits kann sich ein quantenmechanisches System auch in einem gemischten Zustand befinden. Dann befindet sich der Beobachter wie bei einem klassischen Zufallsprozess in Unsicherheit, ohne dass die verschiedenen Quantenzustände koexistieren.[1]

Das Schrödinger-Gleichung, die in der Quantenmechanik angewendet wird, um die Wellenfunktionen von isoliert Photonen und die damit verbundenen Interferenzmuster zu erklären, kann auf alle möglichen physikalischen Phänomene außerhalb der Quantenwelt ausgedehnt werden, in der Teilchen kollidieren. Es stellt sich heraus, dass ein "Bombardement" von Photonen oder Luftmolekülen auf ein beliebiges Objekt immer zu einer gewissen Störung der Kohärenz bzw. der Wellenfunktion dieses Objekts führt. Dadurch werden Interferenzeffekte und damit die Charakteristik der Quantenwelt Quantenunsicherheiten ausgelöscht. Zum Beispiel ist es auch möglich, den genauen Ort von a . zu bestimmen Elektron ohne dass das Instrument wegen der Quantenunsicherheit zwei unterschiedliche Werte gleichzeitig anzeigt.

Mit anderen Worten, Dekohärenz tritt auf, wenn eine (mikroskopische) geschlossenes System und die (makroskopische) Umgebung durch Interaktion irreversibel verändern und unter anderem Quantenverschränkung tritt ein. In diesem Fall ist in einem Zustand der quantenmechanischen Überlagerung kein Interferenz zwischen den Wellenfunktionen des Systems und seiner Umgebung. Wenn die Überlagerung eine Wellenfunktion ist, kann Dekohärenz Phänomene wie die Kollaps der Wellenfunktion erklären, aber das wird noch diskutiert. Offen bleibt auch die Frage, wie von den verschiedenen möglichen Ergebnissen, die durch Wellenfunktionen repräsentiert werden, als Ergebnis der Dekohärenz immer ein bestimmtes Ergebnis erreicht wird und wo die anderen "Kandidaten" bleiben.

Dekohärenz kann daher auch als Informationsverlust eines Systems an die Umwelt verstanden werden.

Geschichte

Das Phänomen der Dekohärenz wurde erstmals 1970 in einem Artikel von H. Dieter Zeh und später weiter ausgearbeitet von u.a. Erich Joos.

Probleme

Das Phänomen der Dekohärenz stellt die noch hypothetischen vor ein Problem Quantencomputer, da seine Genauigkeit stark von ungestörter Kohärenz auf quantenmechanischer Ebene abhängt.

Siehe auch