La propiedad de un sistema cuántico en la que sus partes mantienen una relación de fase fija, lo que permite efectos de interferencia.La coherencia cuántica se refiere a la propiedad de un sistema cuántico en la que sus partes constituyentes (como partículas o niveles de energía) mantienen una relación de fase fija y bien definida entre sí. Esto permite que el sistema exhiba efectos de interferencia, donde las probabilidades de diferentes resultados se suman de manera constructiva o destructiva, de forma similar a las ondas. La coherencia es la base de fenómenos cuánticos como la superposición y el entrelazamiento, y es esencial para el funcionamiento de los ordenadores cuánticos, donde los qubits deben permanecer coherentes para realizar cálculos. La pérdida de coherencia, denominada decoherencia, ocurre debido a las interacciones con el entorno y es un desafío importante en la tecnología cuántica.
El concepto de coherencia en mecánica cuántica se desarrolló a principios del siglo XX, particularmente a través del trabajo de Erwin Schrödinger y Paul Dirac sobre mecánica ondulatoria y superposición. El término 'coherencia' se aplicó más tarde a la óptica cuántica y a la física de la materia condensada, con contribuciones significativas de Roy Glauber en la década de 1960 sobre los estados coherentes de la luz.
En un sistema cuántico coherente, las funciones de onda de sus partes se describen mediante un único estado cuántico unificado. Esto significa que las fases relativas entre los diferentes componentes están bien definidas. Cuando el sistema evoluciona, estas fases permanecen bloqueadas, lo que permite observar efectos de interferencia. Por ejemplo, en un experimento de doble rendija, una partícula coherente interfiere consigo misma, produciendo un patrón. La coherencia se mantiene siempre que el sistema esté aislado de su entorno; cualquier interacción con el mundo exterior introduce cambios de fase aleatorios, lo que conduce a la decoherencia y a la pérdida del comportamiento cuántico.
La coherencia cuántica se aprovecha en la computación cuántica (qubits), la criptografía cuántica (comunicación segura) y la detección cuántica (mediciones de alta precisión). También subyace en tecnologías como la resonancia magnética y los láseres, que dependen de estados coherentes de espines y fotones.
En un fenómeno llamado 'batido cuántico', la superposición coherente de dos niveles de energía muy próximos en un átomo hace que la luz emitida oscile en intensidad a una frecuencia igual a la diferencia de energía, lo que puede utilizarse para medir pequeñas separaciones energéticas con alta precisión.
