6.7 Декогеренция

Главная ／ Глава 6: Квантовая область (V5.05)

I. Наблюдаемые явления и основной вопрос

Малые системы способны к суперпозиции и интерференции, тогда как крупные почти всегда идут по одной, «классической» траектории. Одиночный электрон или фотон создаёт тонкие полосы в опыте с двумя щелями. Для тёплой пыли или больших молекул эти полосы быстро исчезают. Даже сверхпроводящие кубиты теряют контраст, когда сильнее связываются с внешней средой. Возникает вопрос: если законы одни и те же, почему макромир выглядит классическим?

II. Чтение в рамках Теории энергетических нитей (EFT): три шага, которые «размывают» когерентность

В Теории энергетических нитей (EFT) квантовый объект продвигается через энергетическое море (Energy Sea), перенося «оболочку когерентности». Декогеренция начинается, когда оболочка тонко связывается со средой, а фазовый порядок рассеивается и смазывается.

• Связь со средой записывает «по какому пути»: столкновения и рассеяние с газом, излучением или кристаллической решёткой заносят различия траекторий в многочисленные степени свободы среды. На языке EFT узор фаз распределяется по множеству микрозон энергетического моря и образует рассеянную «память».
• Фоновый шум напряжённости «лохматит» фазовый узор: море не покоится; присутствует вездесущий шум напряжённости (Tension). Со временем он уводит относительные фазы, упорядоченный рисунок распадается, а оболочка становится тупее и шире.
• Среда «отбирает» устойчивые коридоры считывания: при длительном взаимодействии сохраняются только те ориентации и распределения, что наименее чувствительны к среде. Эти состоЯния-поинтеры соответствуют коридорам минимального возмущения и выглядят как классические траектории.

Итог прост: наблюдатель не требуется. Фазовая информация уже утекла в среду; локально остаётся смешанная статистика, а интерференция становится невидимой. Так квантовое проявляется как классическое.

III. Типичные сценарии (от настольных опытов до переднего края)

• Две щели при наличии газа или теплового излучения
  Повышая давление или температуру рядом с путями, мы видим систематическое падение контраста, зависящее от давления, температуры и разности путей. События рассеяния «помечают» путь в состояниях частиц и фотонов среды, и фазовый порядок утекает наружу.
• Интерференция крупных молекул и собственное излучение
  C₆₀ и более тяжёлые органические молекулы интерферируют в высоком вакууме и при низкой температуре. По мере разогрева их собственное тепловое излучение уносит фазовую информацию, и контраст снижается.
• Время когерентности кубитов и восстановление эхо-сигналом
  В сверхпроводящих и спиновых системах релаксация и дефазировка ограничивают когерентность. Последовательности эхо и динамического развязки частично возвращают фазовый порядок и восстанавливают полосы. Значит, декогеренция — это распространение информации за счёт связи, а не её исчезновение.
• Эксперименты с «квантовой стиркой»
  Если среда унесла информацию о пути, её стирание или грубое объединение возвращает интерференцию в соответствующих условных подвыборках. Наличие полос определяется доступностью фазовой информации, а не «внезапным осквернением» квантовой природы.
• Окна когерентности в оптомеханике и биологии
  Микромеханические резонаторы, охлаждённые близко к основному состоянию, кратковременно сохраняют когерентность. Сложные системы, например фотосинтетические комплексы, удерживают крошечные «карманы» когерентности даже в тёплой влажной среде. Когерентность можно инженерно поддерживать, контролируя связь и фоновый шум.

IV. Экспериментальные «отпечатки» (как увидеть, что фаза «тупится»)

• Контраст полос падает с ростом давления, температуры, увеличением разности путей и размера частиц.
• В последовательностях Рамзи и эхо Хана оболочка затухает и затем подпрыгивает.
• После селективного «пометки» или «стирания» путевой информации полосы в условной статистике исчезают или возвращаются.
• Изотропный и направленный шум среды дают различную угловую зависимость скорости декогеренции.

V. Короткие ответы на частые вопросы

• Равна ли декогеренция потере энергии? Нет. Прежде всего это внешнее распространение фазовой информации; энергия может почти не меняться.
• Нужен ли наблюдатель? Нет. Любая фиксируемая связь со средой распределяет фазу — с наблюдателем или без него.
• Объясняет ли декогеренция единственный исход измерения? Она объясняет невидимость суперпозиций и появление состояний-поинтеров. Чтобы малую разницу превратить в читаемый результат, всё ещё нужны связь, замыкание и память прибора.
• Необратима ли декогеренция? Принципиально обратима, если собрать и обратить все следы в среде; практически следы рассеяны по множеству степеней свободы. Эхо и «стирка» демонстрируют ограниченную обратимость.

VI. В заключение

Декогеренция не меняет квантовых законов. Она показывает: когда фазовая информация утекает из локальной оболочки в обширное энергетическое море (Energy Sea) и окружающую среду, рисунок суперпозиции локально сглаживается. Классичность возникает потому, что фоновое напряжённостное (Tension) шумение и многоканальная связь уводят систему в коридоры, мало чувствительные к среде.
Одна фраза: квантовость повсюду; классичность — это её вид после декогеренции.