Процесс, в ходе которого энергия теряется или преобразуется, и в котором здесь может возникать запутанность.Диссипация энергии — это процесс, в ходе которого энергия переходит из упорядоченной, полезной формы в менее упорядоченную, часто тепловую, как правило, при движении через систему. В физике это неизбежное «трение» Вселенной: механическое движение превращается в тепло, электрические токи — в резистивные потери, а колебания затухают. Диссипация — не просто досадная помеха, а фундаментальный двигатель динамики: она задаёт стрелу времени, стабилизирует системы и, как ни удивительно, может даже служить источником квантовой запутанности. В открытых квантовых системах взаимодействие с шумным окружением (которое и вызывает диссипацию) при определённых условиях может создавать корреляции между частицами, которые в противном случае остались бы независимыми.
Концепция диссипации энергии была формализована в XIX веке с развитием термодинамики, особенно благодаря Рудольфу Клаузиусу и лорду Кельвину, которые ввели понятие энтропии и второго закона. Микроскопическое понимание диссипации как статистического эффекта было развито Людвигом Больцманом, а позднее Альбертом Эйнштейном в его работах по броуновскому движению.
На микроскопическом уровне диссипация возникает из-за связи системы со множеством неконтролируемых степеней свободы — «баней». Для движущегося объекта это столкновения с молекулами воздуха; для возбуждённого атома — испускание фотонов в электромагнитное поле. Система теряет энергию, передавая её бане, которая слегка нагревается, и энергия фактически теряется для когерентной динамики системы. В квантовой механике эта связь также вносит шум и декогеренцию, но то же взаимодействие может опосредовать запутанность: два кубита, связанные с общей диссипативной баней, могут запутаться, когда оба «охлаждаются» к состоянию бани, — процесс, известный как генерация запутанности за счёт диссипации.
Генерация запутанности за счёт диссипации используется в квантовой обработке информации для создания стабильных запутанных состояний для квантовых вычислений и связи, а понимание диссипации необходимо для разработки материалов с низкими потерями, эффективного преобразования энергии и управления тепловыми режимами в электронике.
В некоторых квантовых системах увеличение диссипации — более сильная связь с шумным окружением — может на самом деле повысить степень запутанности, что является контринтуитивным эффектом, продемонстрированным экспериментально.
