更新时间：2022-09-25 20:44
量子消相干或退相干这种现象是 量子比特与外部环境发生相互作用，引起量子位能量耗散或相对位相改变，并最终导致量子位由相干叠加态退化为混合态或单一态。
传统计算机在运算中所采用的是传统比特，在特定的时间中传统比特所代表的是1或0；而量子计算机所使用的量子比特却能够在同一时间内呈现出多种状态——既可以是1也可以是0，这种状态被称为量子叠加，是量子相干性的一种表现。量子计算机之所以能够完成那些传统计算机所无法企及的复杂计算，在很大程度上都是源于其利用这种独特的量子效应。但量子比特并不是一个孤立的系统，很容易与外部环境发生相互作用，并最终导致量子位由相干叠加态退化为混合态或单一态，即量子消相干。
虽然量子消相干只是一种噪声或者干扰，但它足以将量子计算机的独特功能破坏殆尽。因此，量子消相干也被看作是量子计算机的一大Bug（计算机漏洞）。为了克服消相干，科学家尝试过量子纠错码和量子避错码等方法，虽然适用性好，但效率上并不理想。
量子比特系统中的量子消相干可分为两大类。一种是由量子系统内在固有的特征引起；一种由系统外部因素引起，例如，材料中的杂质或缺陷。
抑制量子消相干
美国南加州大学副教授高桥进（音译）和他的同事针对单分子磁体进行研究，以期找到抑制量子消相干现象的方法。之所以选择单分子磁体，是因为其纯度较高，能够消除外在原因引起的消相干，使研究人员能够对内部原因引起的消相干进行精确的计算。同时，使用单分子磁体也能让研究人员通过多个量子粒子创建量子比特，而不是单一量子对象。这也是使用最为普遍的一种量子计算机的构建方式。与此同时，这种方式还能够大幅增加量子比特的信号，从而使在单分子磁体中探测到这些信号更加容易。
实验中，研究人员对不同环境（温度、磁场、辐射等）中的量子消相干现象进行测试，发现环境因素对量子消相干影响巨大。而利用强磁场能降低环境噪音水平，有效地抑制住量子消相干现象。
英属哥伦比亚大物理和天文学教授菲尔 斯坦普说，这是一项值得欣喜的成果，它首次在一个复杂系统中预测并控制住了量子消相干现象。
获取消相干图片
2008年3月13日在线发表于《科学》杂志的一篇论文，阐述了美国能源部艾姆斯实验室、加州大学圣芭芭拉分校以及微软Station Q的科学家的一项最新研究，他们分别从理论和实验上研究了微观系统如何与环境作用从而失去量子相干特性。研究人员在3月10日至14日举行的美国物理学会会议上也介绍了他们的研究成果。
艾姆斯实验室的理论物理学家Viatcheslav Dobrovitski说，“可见光、空气中的分子、晶格振动等许多环境因素都会影响到量子力学粒子，这些不可控的相互作用会破坏不同量子态间的相干性。”
为了探索消相干的动力学过程，上述三家机构的科学家研究了一种易于操控的典型自旋系统——钻石中的氮－空位（nitrogen-vacancy，简称N-V）掺杂中心，在单粒子尺度上分析了量子相干的失效。研究人员惊讶地发现，他们能够极好地调整由氮自旋造成的干涉，从而得到该量子系统（实际上也就是一个量子比特）不同的消相干效应。同时，科学家们发现，通过施加一个适当的磁场，可以调控量子比特与环境干扰因素的相互作用程度。
利用解析理论和高级计算机模拟方法，研究人员得到了不同效应体系下消相干过程的清晰图片，同时也对该过程中的量子自旋动力学进行了定量的描述。