Окружающая система с квантовыми свойствами, которая обменивается энергией с классической системой.Квантовое окружение — это физическая система, обладающая квантовыми свойствами и взаимодействующая с интересующей «системой», обычно обмениваясь с ней энергией или информацией. В квантовой механике ни одна система не является полностью изолированной; окружение — будь то резервуар фотонов, фононов или других частиц — действует как резервуар, который может вызывать декогеренцию, то есть потерю квантовой когерентности в системе. Это взаимодействие имеет решающее значение для понимания того, почему макроскопические объекты выглядят классическими: окружение непрерывно «измеряет» систему, превращая её квантовые суперпозиции в определённые состояния.
Концепция была формализована в 1970-х и 1980-х годах, ключевой вклад внесли Х. Дитер Цех, Войцех Зурек и другие, которые разработали программу декогеренции для объяснения перехода от квантового к классическому. Ранее предшественником была идея «тепловой бани» в статистической механике.
Механизм описывается теорией открытых квантовых систем. Комбинированная система-окружение эволюционирует унитарно, но когда степени свободы окружения исключаются (trace out), состояние системы становится смешанным, а недиагональные элементы её матрицы плотности затухают — это и есть декогеренция. Окружение также обеспечивает обмен энергией, например, диссипацию, при которой система теряет энергию в окружение. Сила и характер связи определяют скорость декогеренции, которая для больших систем обычно чрезвычайно высока.
Понимание квантового окружения необходимо для квантовых вычислений, где кубиты должны быть защищены от шума окружения для сохранения когерентности. Это также лежит в основе квантовой термодинамики и разработки квантовых сенсоров, использующих взаимодействия с окружением.
Квантовое окружение настолько эффективно разрушает когерентность, что даже рассеяние одного фотона на пылинке в глубоком космосе достаточно, чтобы сделать её положение классическим; именно поэтому мы никогда не наблюдаем квантовых суперпозиций обычных объектов.
Статей пока нет