退相干

先徠介紹一下“量子相干性”。

現在各國科學家都在努力希望實現量子計算機，而量子計算機需要一些重要的量子性質。其一是“量子相干性”。

量子相干性，或者說“態之間的關聯性”。其中一種說法就是其合作者在1935年根據假想實驗作出的一個預言。這個假想實驗是這樣的：在高能加速器中，由能量生成的一個電子和一個正電子朝著相反的方向飛行，在沒有人觀測時，兩者都處於向右和向左自旋的疊加態，而進行觀測時，如果觀測到電子處於向右自旋的狀態，那麼正電子就一定處於向左自旋的狀態。這是因為，正電子和電子本是通過能量無中生有而來，必須遵守守恆定律。這也就是說，“電子向右自旋”和“正電子向左自旋”的狀態是相關聯的，稱作“量子相干性”。這種相干性只有用量子理論才能說明。

要在量子計算機中實現高效率的并行運算，就要用到量子相干性。彼此有關的量子比特串列，會作為一個整體動作。因此，只要對一個量子比特進行處理，影響就會立即傳送到串列中多餘的量子比特。這一特點，正是量子計算機能夠進行高速運算的關鍵。

量子力學的正統哥本哈根解釋承認人的主觀觀測會影響到微觀實體的客觀存在性，這是量子力學至今仍未解決的一大科學瓶頸難題。

退相干使得量子計算機與傳統計算機不同，量子計算機的運算時間是有限制的。這是因為，量子比特之間的相干性很難保持長時間，經過一定的時間后，一旦遇到外界實體的觀測，就會失去相干性。在計算機中，量子比特不是一個孤立系統，它會與外部環境發生作用而使量子相干性衰減，即“退相干”（也叫作“消相干”）。量子比特從相干狀態到失去相干性這段時間叫做“退相干時間”。如果退相干時間不能足夠長，就無法完成計算。所以，延長退相干時間，是以後必須解決的重大課題。

量子疊加性會因為觀測而崩潰。退相干是周圍的環境雜訊造成干擾使量子比特“變劣”，那麼觀測也會對相干性造成影響。為了避免退相干，就要將電路元件與周圍環境隔離。但是，現在仍有許多退相干的原因沒有查明。研究員蔡兆申指出，電路周圍的電荷起伏也會造成退相干。