اضطرابات عشوائية تؤثر على الأنظمة الموصوفة بميكانيكا الكم.الضوضاء الكمومية هي التقلبات العشوائية التي تؤثر حتمًا على الأنظمة الكمومية، وتنشأ من الطبيعة المتقطعة للجسيمات الكمومية ومن تفاعل النظام مع محيطه. هذه الضوضاء ليست مجرد إزعاج، بل هي سمة أساسية من سمات ميكانيكا الكم، إذ تضع حدودًا لدقة القياس وتسبب فقدان الترابط. ومع ذلك، في بعض السياقات، يمكن تسخير الضوضاء الكمومية: فهي يمكن أن تعزز حساسية بعض المستشعرات أو حتى تحفز تأثيرات مفيدة مثل الرنين العشوائي.
درست الضوضاء الكمومية منذ الأيام الأولى لميكانيكا الكم، مع مساهمات رئيسية من مبدأ الريبة لهايزنبرغ. طُور مفهوم الضوضاء الكمومية في المضخمات في ستينيات القرن العشرين، وأصبح دورها في المعلومات الكمومية بارزًا في تسعينيات القرن نفسه.
تتجلى الضوضاء الكمومية بعدة طرق. تأتي ضوضاء الطلقات من الوصول المتقطع للفوتونات أو الإلكترونات، مما يسبب تقلبات عشوائية في القياسات. تنشأ ضوضاء الإسقاط الكمومي عند قياس حالة تراكب، والتي تنهار بشكل عشوائي. كما أن الضوضاء البيئية، مثل التقلبات الحرارية أو التداخل الكهرومغناطيسي، تزعج الأنظمة الكمومية. في علم القياس الكمومي، تضع الضوضاء الحد الكمومي القياسي، لكن تقنيات مثل الضوء المضغوط يمكن أن تقلل الضوضاء في متغير واحد على حساب آخر، متجاوزة هذا الحد.
الضوضاء الكمومية عامل حاسم في الحوسبة الكمومية، حيث تحد من دقة الكيوبتات. في الاستشعار الكمومي، يسمح فهم الضوضاء للباحثين بتصميم بروتوكولات قوية ضدها، وفي توزيع المفاتيح الكمومية، تُراقب مستويات الضوضاء لكشف المتنصتين.
في بعض الأنظمة الكمومية، يمكن أن تؤدي إضافة كمية صغيرة من الضوضاء إلى تحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء فعليًا، وهي ظاهرة تسمى الرنين العشوائي، وقد لوحظت في المستشعرات الكمومية وحتى في الأنظمة البيولوجية.
| S_I | متغير | power spectral density of current noise — الكثافة الطيفية للقدرة ampere squared per hertz |
| e | متغير | elementary charge — الشحنة الأولية coulomb |
| I | متغير | average electric current — تيار كهربائي ampere |
| P_signal | متغير | Power of the signal component — قدرة watt |
| P_noise | متغير | Power of the noise component — قدرة watt |
| f | متغير | frequency of the quantum field oscillation — تردد hertz |
| m | متغير | mass of the particle associated with the field — كتلة kilogram |
| c | ثابت | universal constant relating space and time in relativity — سرعة الضوء = 299792458 metre per second |
| h | ثابت | fundamental constant relating energy to frequency in quantum mechanics — ثابت بلانك = 6.62607015e-34 joule second |
| t | متغير | Measurement time — زمن second |
| N | متغير | Number of particles or events — عدد الجسيمات |
| \propto | مؤثر | Indicates proportional relationship — تناسب |
