Свойство квантовой системы, при котором её части сохраняют фиксированное фазовое соотношение, обеспечивающее интерференционные эффекты.Квантовая когерентность — это свойство квантовой системы, при котором её составные части (такие как частицы или энергетические уровни) сохраняют фиксированное, хорошо определённое фазовое соотношение друг с другом. Это позволяет системе проявлять интерференционные эффекты, когда вероятности различных исходов складываются конструктивно или деструктивно, подобно волнам. Когерентность лежит в основе таких квантовых явлений, как суперпозиция и запутанность, и необходима для работы квантовых компьютеров, где кубиты должны оставаться когерентными для выполнения вычислений. Потеря когерентности, называемая декогеренцией, происходит из-за взаимодействия с окружающей средой и является серьёзной проблемой в квантовых технологиях.
Концепция когерентности в квантовой механике была разработана в начале XX века, особенно благодаря работам Эрвина Шрёдингера и Поля Дирака по волновой механике и суперпозиции. Термин «когерентность» позже был применён в квантовой оптике и физике конденсированного состояния, с существенным вкладом Роя Глаубера в 1960-х годах в изучение когерентных состояний света.
В когерентной квантовой системе волновые функции её частей описываются единым, объединённым квантовым состоянием. Это означает, что относительные фазы между различными компонентами хорошо определены. Когда система эволюционирует, эти фазы остаются согласованными, что позволяет наблюдать интерференционные эффекты. Например, в эксперименте с двумя щелями когерентная частица интерферирует сама с собой, создавая картину. Когерентность сохраняется до тех пор, пока система изолирована от окружающей среды; любое взаимодействие с внешним миром вносит случайные фазовые сдвиги, приводя к декогеренции и потере квантового поведения.
Квантовая когерентность используется в квантовых вычислениях (кубиты), квантовой криптографии (защищённая связь) и квантовых сенсорах (измерения высокой точности). Она также лежит в основе таких технологий, как МРТ и лазеры, которые полагаются на когерентные состояния спинов и фотонов.
В явлении, называемом «квантовое биение», когерентная суперпозиция двух близко расположенных энергетических уровней в атоме приводит к тому, что интенсивность испускаемого света осциллирует с частотой, равной разности энергий, что можно использовать для измерения малых энергетических расщеплений с высокой точностью.
