¿Cómo se relaciona el enredo cuántico con la decoherencia?

La decoherencia puede verse como la pérdida de información de un sistema al medio ambiente. Dado que cada sistema está acoplado libremente con el estado energético de su entorno, cuando se ve de forma aislada, la dinámica de un sistema no es unitaria (aunque el sistema combinado más el entorno evolucionan de manera unitaria). Como con cualquier acoplamiento, se generan enredos entre el sistema y el entorno. Estos tienen el efecto de compartir información cuántica con, o transferirla, a los alrededores. La decoherencia puede verse metafóricamente como una caída cuántica de la gracia: cuando los bits cuánticos, o qubits, están en superposición, como un qubit único que tiene simultáneamente valores 1 y 0, se dice que están en un estado de coherencia. Cualquier acoplamiento con el entorno, ya sea intencional (como en una observación o medición) o accidental, hace que la superposición se colapse en un estado de decoherencia en el que solo existe uno de todos los posibles estados coherentes. Cuando dos o más objetos, ya sean partículas subatómicas, átomos, moléculas o incluso diamantes pequeños pero macroscópicos, están en estado de enredo, un cambio en una propiedad de uno aparece instantáneamente como el cambio inverso en la misma propiedad del otro, y lo hace instantáneamente, es decir, no transcurre el tiempo, independientemente de la distancia entre los dos objetos enredados.
Dado que el entrelazamiento es un factor crítico en la información cuántica, y la decoherencia puede degradar o terminar el enmarañamiento (a este último se le conoce como muerte súbita entrelazada), preservar la coherencia es vital para el desarrollo de la computación cuántica, la criptografía cuántica, la teletransportación cuántica, la metrología cuántica y otra información cuántica aplicaciones.

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Es una propiedad de la mecánica cuántica que establece que dos partículas o cosas en cierto sentido están conectadas para siempre porque comparten información de una manera que tiene que preservar la conservación de la masa, la energía, el momento u otras leyes. Esta puede ser luz polarizada donde dos fotones resultantes tienen polarización horizontal y vertical y están conectados entre sí porque la luz tiene planos horizontales y verticales. La parte debatida es que afectar una partícula en el enredo cuántico cambiará a la otra al instante, más rápido que la velocidad de la luz. La decoherencia puede interrumpir este estado de comunicación entre partículas para que ya no necesiten compartir información. Hay un par de paradojas que involucran agujeros negros donde dos partículas enredadas alcanzan un agujero negro y una cae. Se cree que el estado enredado se descodifica o que el agujero negro preserva el enredo. Además, medir un estado cuántico lo descodificará automáticamente. La información entre dos partículas cuánticas no se conservará por alguna razón, porque cuando la medimos, forzamos a cada partícula a elegir un estado y no saltar en el medio.

Cuando una partícula se enreda con otra de manera irreversible (p. Ej., La otra partícula se aleja a la velocidad de la luz, de modo que no podemos recuperarla y deshacer el enredo), la primera partícula ya no podrá exhibir interferencia. Se ha descifrado.

La forma más simple de dar un ejemplo matemáticamente es mirar una partícula en estado | 0> + | 1> (ignoremos la normalización).

La probabilidad de que se detecte en el estado | 0> – | 1> es cero, porque los estados son ortogonales. Esto es “interferencia destructiva”.

Supongamos que se enreda y el estado de la unión es | 0> | 0> + | 1> | 1>. Ahora, si calcula la probabilidad de que la primera partícula se mida como | 0> – | 1>, encontrará que es 50%.

Esto es equivalente al cálculo clásico (donde consideramos las “rutas” | 0> y | 1> individualmente, y cada una ofrece un 50% de posibilidades de dar como resultado | 0> – | 1>). Sin interferencia.