Perturbaciones aleatorias que afectan a los sistemas descritos por la mecánica cuántica.El ruido cuántico se refiere a las fluctuaciones aleatorias que inevitablemente afectan a los sistemas cuánticos, surgiendo tanto de la naturaleza discreta de las partículas cuánticas como de la interacción del sistema con su entorno. Este ruido no es solo una molestia: es una característica fundamental de la mecánica cuántica, que establece límites en la precisión de las mediciones y causa decoherencia. Sin embargo, en algunos contextos, el ruido cuántico puede aprovecharse: puede mejorar la sensibilidad de ciertos sensores o incluso impulsar efectos beneficiosos como la resonancia estocástica.
El ruido cuántico ha sido estudiado desde los primeros días de la mecánica cuántica, con contribuciones clave del principio de incertidumbre de Werner Heisenberg. El concepto de ruido cuántico en amplificadores se desarrolló en la década de 1960, y su papel en la información cuántica se volvió prominente en la década de 1990.
El ruido cuántico se manifiesta de varias maneras. El ruido de disparo proviene de la llegada discreta de fotones o electrones, causando fluctuaciones aleatorias en las mediciones. El ruido de proyección cuántica surge al medir un estado de superposición, que colapsa aleatoriamente. El ruido ambiental, como las fluctuaciones térmicas o la interferencia electromagnética, también perturba los sistemas cuánticos. En metrología cuántica, el ruido establece el límite cuántico estándar, pero técnicas como la luz comprimida pueden reducir el ruido en una variable a expensas de otra, superando este límite.
El ruido cuántico es un factor crítico en la computación cuántica, donde limita la fidelidad de los qubits. En la detección cuántica, comprender el ruido permite a los investigadores diseñar protocolos robustos frente a él, y en la distribución de claves cuánticas, se monitorean los niveles de ruido para detectar espías.
En algunos sistemas cuánticos, añadir una pequeña cantidad de ruido puede mejorar la relación señal-ruido, un fenómeno llamado resonancia estocástica, que se ha observado en sensores cuánticos e incluso en sistemas biológicos.
| S_I | variable | power spectral density of current noise — densidad espectral de potencia ampere squared per hertz |
| e | variable | elementary charge — carga elemental coulomb |
| I | variable | average electric current — corriente eléctrica ampere |
| P_signal | variable | Power of the signal component — potencia watt |
| P_noise | variable | Power of the noise component — potencia watt |
| f | variable | frequency of the quantum field oscillation — frecuencia hertz |
| m | variable | mass of the particle associated with the field — masa kilogram |
| c | constante | universal constant relating space and time in relativity — velocidad de la luz = 299792458 metre per second |
| h | constante | fundamental constant relating energy to frequency in quantum mechanics — constante de Planck = 6.62607015e-34 joule second |
| t | variable | Measurement time — tiempo second |
| N | variable | Number of particles or events — número de partículas |
| \propto | operador | Indicates proportional relationship — proporcionalidad |
