Decoherencia cuántica

En la mecánica cuántica las partículas son tratadas como ondas que se comportan según la ecuación de Schrödinger. De este modo, este comportamiento entra en contradicción con la mecánica clásica donde es bien sabido que las partículas no presentan fenómenos típicos de las ondas como la interferencia. Cómo es posible que las partículas cuánticas formen cuerpos más grandes que se comportan de manera clásica es un fenómeno que se conoce como decoherencia cuántica.

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Este término está intimamente ligado con la computación cuántica, ya que la decoherencia de los qubits representa un problema. Se basa en que los sistemas físicos no residen aislados sino que interactúan con otros, y esta interacción es la que provoca que se deshagan los estados de superposición de los qubits(mientras no interactúe, es un sistema coherente, es decir, se encuentra en una indefinida superposición de estados). A este intervalo de pérdida de coherencia se le asocia que lo que esencialmente es un sistema cuántico lo podamos describir por medio de variables clásicas.

La decoherencia se debe al acoplamiento del qubit con el entorno (ordenador cuántico). En consecuencia el qubit debe considerarse como un sistema abierto. El acoplamiento del qubit y el ordenador cuántico produce un entrelazamiento entre ambos sistemas que modifica el qubit de forma, a priori, incontrolable. Generalmente se asume que una vez que el qubit ha perdido la coherencia la computación completa falla y, en consecuencia, los resultados que se obtienen no son correctos. En el modelo de computación cuántica los cálculos se realizan aplicando transformaciones unitarias al qubit. Sin embargo esto sólo se cumple de forma aproximada ya que, debido al acoplamiento entre los dos sistemas, la evolución del qubit generalmente no es unitaria.