Incoerência quântica é o termo usado para descrever a perda de coerência em um sistema quântico. Em mecânica quântica, a coerência refere-se à capacidade de um sistema estar em uma superposição de estados, onde diferentes estados quânticos podem interferir entre si de forma previsível. Quando um sistema perde essa propriedade, diz-se que ele experimenta incoerência.
Causas A incoerência quântica ocorre principalmente devido à interação do sistema quântico com o ambiente externo, um processo conhecido como decoerência quântica. A decoerência é responsável por degradar as propriedades quânticas de superposição e entrelaçamento quântico, fazendo com que o sistema se aproxime de um comportamento mais clássico, onde as características quânticas, como a interferência e a superposição, desaparecem.
Descrição matemática Matematicamente, a incoerência quântica pode ser descrita pela evolução temporal da matriz densidade () do sistema. Para um estado quântico puro, a matriz densidade é representada como:
onde é o vetor de estado do sistema.
Quando o sistema interage com o ambiente, ele evolui para um estado misto, que pode ser modelado pela equação de Lindblad. Esta equação descreve a evolução temporal da matriz densidade em sistemas abertos (sistemas que interagem com seu ambiente), e é dada por:
Nesta equação: é o Hamiltoniano do sistema, representando sua energia total. são os operadores de Lindblad, que modelam os efeitos dissipativos do ambiente no sistema. O termo descreve a evolução unitária (reversível) do sistema. O segundo termo, envolvendo os operadores de Lindblad, captura a dissipação e a perda de coerência, indicando como o sistema perde suas características quânticas ao longo do tempo.
Com o passar do tempo, a decoerência faz com que os elementos fora da diagonal da matriz densidade diminuam, refletindo a perda de coerência quântica. Isso leva à transição do sistema de um estado de superposição quântica para um estado clássico, onde as propriedades quânticas não são mais observáveis.
Importância A compreensão da incoerência quântica é fundamental para explicar por que os fenômenos quânticos são raramente observados em sistemas macroscópicos e como o mundo clássico emerge da natureza quântica subjacente do universo.
Ver também Decoerência quântica Mecânica quântica Entrelaçamento quântico
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