Un sistema circundante con propiedades cuánticas que intercambia energía con un sistema clásico.Un entorno cuántico es un sistema físico que posee propiedades cuánticas e interactúa con un 'sistema' de interés, típicamente intercambiando energía o información. En mecánica cuántica, ningún sistema está perfectamente aislado; el entorno—ya sea un baño de fotones, fonones u otras partículas—actúa como un reservorio que puede causar decoherencia, la pérdida de coherencia cuántica en el sistema. Esta interacción es crucial para entender por qué los objetos macroscópicos parecen clásicos, ya que el entorno 'mide' continuamente al sistema, colapsando sus superposiciones cuánticas en estados definidos.
El concepto fue formalizado en las décadas de 1970 y 1980, con contribuciones clave de H. Dieter Zeh, Wojciech Zurek y otros, quienes desarrollaron el programa de decoherencia para explicar la transición de lo cuántico a lo clásico. Anteriormente, la idea de un 'baño térmico' en mecánica estadística fue un precursor.
El mecanismo se describe mediante la teoría de sistemas cuánticos abiertos. El sistema combinado con su entorno evoluciona de manera unitaria, pero cuando se eliminan los grados de libertad del entorno, el estado del sistema se vuelve mixto y los elementos fuera de la diagonal de su matriz de densidad decaen—esto es la decoherencia. El entorno también permite el intercambio de energía, como la disipación, donde el sistema pierde energía hacia el entorno. La fuerza y la naturaleza del acoplamiento determinan la tasa de decoherencia, que suele ser extremadamente rápida para sistemas grandes.
Comprender los entornos cuánticos es esencial para la computación cuántica, donde los qubits deben protegerse del ruido ambiental para mantener la coherencia. También sustenta la termodinámica cuántica y el diseño de sensores cuánticos que aprovechan las interacciones con el entorno.
El entorno cuántico es tan eficaz destruyendo la coherencia que un solo fotón dispersado por un grano de polvo en el espacio profundo es suficiente para hacer clásica su posición, razón por la cual nunca vemos superposiciones cuánticas de objetos cotidianos.
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