Processus par lequel les termes de superposition cohérente d'un système sont pratiquement supprimés dans son état réduit en raison de l'intrication avec des degrés de liberté externes, produisant des mélanges effectifs classiques pour les observables d'intérêt.

Principe

L'interaction avec un environnement sélectionne des bases privilégiées et disperse les relations de phase en corrélations inaccessibles ; ainsi les termes d'interférence dans l'opérateur densité réduit décroissent sur des échelles de temps caractéristiques fixées par le couplage et le spectre de l'environnement.

Démonstration

Une particule quantique dans une expérience à double fente qui subit la diffusion de photons ou de molécules de gaz voit l'amplitude des termes croisés diminuer dans la matrice densité réduite pour sa position ; les franges d'interférence disparaissent sur des temps proportionnels aux taux de diffusion et au transfert d'impulsion.

Mauvaise application

Affirmer que la décohérence produit à elle seule des issues uniques définies (un effondrement littéral de la fonction d'onde) au lieu d'expliquer la suppression des interférences tout en laissant non résolue la question de la détermination d'un résultat individuel.

Conséquence

Lorsqu'on en tient compte, la décohérence explique l'apparition rapide de distributions de probabilité classiques pour des observables privilégiées et justifie l'utilisation d'états mixtes réduits dans les prédictions pour des appareils macroscopiques.

Inversion

La recohérence survient si l'intrication système–environnement est renversée ou si les degrés de liberté de l'environnement sont entièrement contrôlés et remis dans leur état initial, restaurant les termes d'interférence.

Limite

Pertinente pour les systèmes quantiques ouverts avec de nombreux degrés de liberté incontrôlés ; elle n'offre pas de mécanisme pour sélectionner une issue unique lors d'une mesure individuelle et dépend des détails du couplage et du choix de grossissement (coarse-graining).

Tension sémantique

Souvent contrastée avec la relaxation dissipative : la décohérence supprime la cohérence de phase sans nécessairement transférer de l'énergie significative, tandis que la dissipation concerne l'échange d'énergie et la thermalisation.

Synthèse

La décohérence quantique est la suppression dynamique des interférences dans l'état réduit d'un sous-système causée par l'intrication avec des degrés de liberté externes, produisant des mélanges effectifs classiques pour les observables sans recourir à un effondrement fondamental.