測量與量子—經典邊界
環境耦合
環境耦合是一個量子系統與它周圍一切之間無可避免的相互作用——撞上它又彈開的空氣分子、從它身上散射出去的光子、托住它的那個支架的熱顫動。沒有哪個真實系統是完美孤立的;它總在觸碰著一個由其他自由度構成的龐大「熱浴」。這種耦合,正是一個曾經私密的量子態藉以與更廣闊世界發生糾纏的那道門。
正是這種耦合驅動了退相干。當系統與環境相互作用時,二者變得彼此關聯:環境實際上記錄下了系統處於哪一個選項。由於那份記錄散布在你無法追蹤、也無法重新合併的極其大量的粒子之上,系統在各選項之間自身的干涉,就實用而言便喪失了。耦合的強度與性質,決定了這一切發生得有多快、以及哪些狀態能夠倖存。
如此看來,量子與經典之間的邊界並不是一堵分明的牆,而是一個程度問題,由某物與其周圍耦合得有多強所支配。那些想讓系統保持量子性的物理學家——為了一個精細的實驗,或一台量子計算機——要為削弱這種耦合而不斷奮戰,靠的是給儀器降溫、屏蔽和隔離。那使世界顯得經典的同一種耦合,正是脆弱量子行為的敵人。
H = H_system + H_environment + H_coupling
耦合項把系統與環境繫在一起;它的大小決定了相干性流失得有多快。
與環境耦合並不等同於一次刻意的測量,但它的作用就像一次測量:無論是否有人在看,環境都在「測量」著系統。這正是為何保護量子行為的是隔離,而非觀測。
又稱
另見