El Límite Clásico Basado en Decoherencia: Un cambio de enfoque motivado por razones conceptuales puede dar lugar a un Esquema General para la Decoherencia

Abstract

El estudio de la decoherencia cuántica ha adquirido, recientemente, una gran importancia en la computación cuántica, donde el fenómeno de la decoherencia representa un gran obstáculo para implementación de hardware para procesamiento de la información. Por otro lado, la decoherencia es un proceso esencial del límite clásico y dar cuenta de la emergencia del comportamiento clásico en sistemas cuánticos. Por este motivo la comprensión del fenómeno de la decoherencia y el desarrollo del formalismo matemático para estudiarla son esenciales. De acuerdo con los trabajos de Zurek et al., la decoherencia es un proceso que resulta de la interacción entre un sistema cuántico abierto y su ambiente. Este proceso determina cuál es la base privilegiada, que define los observables que adquieren características clásicas y pueden interpretarse como propiedades que obedecen a la lógica booleana. Sin embargo este enfoque presenta tres dificultades: (i) no puede ser aplicado a sistemas cerrados, (ii) no hay un criterio para determinar cual es el sistema que decohere, y (iii) no hay una definición precisa y satisfactoria de base privilegiada móvil. Por otro lado, en la literatura se encuentran otros enfoques tanto para describir la decoherencia y la relajación de los sistemas cuánticos. Tal es el caso de los trabajos de Castagnino et al., según el cual la relajación es un proceso que resulta de la elección de los observables que tienen relevancia física (observables de van Hove) en un sistema cerrado. Este proceso también determina cuál es la base privilegiada al final del proceso, que define los observables que adquieren características clásicas y pueden interpretarse como propiedades que obedecen a la lógica booleana. La existencia de ambos enfoques aporta puntos de vista distintos acerca del fenómeno físico de la decoherencia y la relajación. En esta tesis se presenta el enfoque basado en valores medios que cambia el foco de interés del operador de estado a los valores medios dando lugar al Esquema General de la Decoherencia que unifica los enfoques anteriores de decoherencia y relajación. Este esquema general, además de aportar un esquema unificado que describe la relajación y la decoherencia de los sistemas, resuelve los problemas del enfoque EID. Es decir: (i) permite el estudio de la decoherencia en sistemas cerrados, (ii) disuelve el problema de la ausencia de criterio para determinar cuál es el Sistema y cuál el Ambiente, y (iii) provee una definición general de base privilegiada móvil.