测量与量子—经典边界
环境耦合
环境耦合是一个量子系统与它周围一切之间无可避免的相互作用——撞上它又弹开的空气分子、从它身上散射出去的光子、托住它的那个支架的热颤动。没有哪个真实系统是完美孤立的;它总在触碰着一个由其他自由度构成的庞大「热浴」。这种耦合,正是一个曾经私密的量子态借以与更广阔世界发生纠缠的那道门。
正是这种耦合驱动了退相干。当系统与环境相互作用时,二者变得彼此关联:环境实际上记录下了系统处于哪一个选项。由于那份记录散布在你无法追踪、也无法重新合并的极其大量的粒子之上,系统在各选项之间自身的干涉,就实用而言便丧失了。耦合的强度与性质,决定了这一切发生得有多快、以及哪些状态能够幸存。
如此看来,量子与经典之间的边界并不是一堵分明的墙,而是一个程度问题,由某物与其周围耦合得有多强所支配。那些想让系统保持量子性的物理学家——为了一个精细的实验,或一台量子计算机——要为削弱这种耦合而不断奋战,靠的是给仪器降温、屏蔽和隔离。那使世界显得经典的同一种耦合,正是脆弱量子行为的敌人。
H = H_system + H_environment + H_coupling
耦合项把系统与环境系在一起;它的大小决定了相干性流失得有多快。
与环境耦合并不等同于一次刻意的测量,但它的作用就像一次测量:无论是否有人在看,环境都在「测量」着系统。这正是为何保护量子行为的是隔离,而非观测。
又称
另见