退相干

真实量子系统无法与环境隔离：环境 $E$ 与系统 $S$ 发生纠缠后，系统局部态

${\rho }_S={\mathrm{Tr}}_E{\rho }_{SE}$

（见约化密度矩阵）的非对角元按时间衰减，叠加态的相对相位信息流失、纯态退化为混合态——这一过程称为退相干。它不是”额外的噪声种类”，而是开放系统的普遍动力学后果。

要点

• 退相干破坏干涉：量子算法依赖的相长相消调度（Grover、QFT）随相干时间 $T_2$ 流失而失效；物理实现的核心指标即相干时间与门时间之比。
• 数学语言：量子噪声模型（CPTP 信道）描述，最简模型为相位阻尼（纯衰减非对角元）与振幅阻尼（能量弛豫）。
• 与量子测量的关系：环境扮演”永远在读的测量仪”，波函数坍缩可视为退相干的极端情形（诠释上仍有争论，操作上等价）。
• 算法工程含义：NISQ 变分算法的深度受限于退相干（贫瘠高原 之外的另一重深度约束）；参数平移法则 在门外噪声下依然成立、门内噪声则破坏其前提，是退相干进入算法分析的实例。

关联词条

• 概念：纯态与混合态、约化密度矩阵、量子噪声模型、纠缠
• 算法：贫瘠高原、参数平移法则

取材：量子力学的基本概念、参数平移法则 的噪声讨论。

参考文献

• M. Schlosshauer. Decoherence, the Measurement Problem, and Interpretations of Quantum Mechanics. Rev. Mod. Phys. 76, 1267 (2004). arXiv:quant-ph/0312059
• W. H. Zurek. Decoherence, Einselection, and the Quantum Origins of the Classical. Rev. Mod. Phys. 75, 715 (2003).
• Nielsen & Chuang.《量子计算与量子信息》第 8 章（量子噪声与量子操作）.