Zachodzi ono w sytuacji, gdy obiekt kwantowy wchodzi w interakcje z otoczeniem. Stanowi to ogromne zagrożenie w kontekście utrzymywania stabilności stanów kwantowych. Te są natomiast wykorzystywane między innymi do wywoływania i utrzymywania zjawiska superpozycji. Właśnie dzięki niemu komputery kwantowe mają tak ogromny potencjał, który powinien doprowadzić do rewolucji w wielu dziedzinach, od medycyny, przez materiałoznawstwo, po astronomię.
Czytaj też: Baterie kwantowe łamią podstawowe założenia. Przyczynowość im niestraszna
Chcąc zwalczać dekoherencję kwantową, trzeba ją najpierw jak najlepiej poznać. Z takiego założenia wyszli przedstawiciele Uniwersytetu w Rochester, którzy o przeprowadzonych w tej sprawie badaniach piszą na łamach Proceedings of the National Academy of Sciences. Ich celem było rozpoznanie gęstości widmowej, która odnosi się do siły oddziaływań z układem kwantowym.
Dotychczasowe eksperymenty poświęcone temu zagadnieniu nie przynosiły oczekiwanych efektów, lecz powinno się to zmienić. Jak przekonują członkowie zespołu badawczego, kluczem do sukcesu była metoda wyodrębniania gęstości widmowej cząsteczek w rozpuszczalniku. Wykorzystuje się w tym celu tzw. rezonansową spektroskopię Ramana, dzięki której można określić złożoność środowisk chemicznych.
Kwantowy problem w postaci zjawiska dekoherencji ma negatywny wpływ na utrzymywanie tzw. superpozycji
Ustalenia na ten temat są bardzo istotne, ponieważ można na ich podstawie ocenić, w jakim tempie zachodzi dekoherencja oraz która część środowiska chemicznego odpowiada za nią w największym stopniu. To bardzo dobry punkt wyjścia w odniesieniu do zwalczania dekoherencji kwantowej i napędzania rozwoju komputerów przyszłości. W tym celu naukowcy będą mapować ścieżki dekoherencji, co pozwoli na wyznaczenie powiązań między strukturą molekularną a dekoherencją kwantową.
Kluczowym momentem według samych zainteresowanych było wykorzystanie wspomnianego rezonansu. W ten sposób naukowcy zgromadzili dane potrzebne do zbadania dekoherencji z pełną złożonością chemiczną. I choć rzeczony sposób był znany nauce, to nie wykorzystywano go do w tej pory w takich okolicznościach. Idąc wyznaczonym tokiem myślenia, autorzy nowych badań w historyczny sposób zidentyfikowali elektroniczne superpozycje w tyminie, czyli budulcu DNA. Jak się okazało, ich rozpad zachodzi w reakcji na absorpcję światła UV w ciągu 30 femtosekund, przy czym jedna femtosekunda to jedna milionowa jednej miliardowej sekundy.
Czytaj też: Zobaczyli kwantowe zachowanie na własne oczy. To ma być cud fizyki kwantowej
Prowadzone obserwacje wykazały, że na początku dekoherencji szczególnie widoczne okazuje się pewne rodzaje wibracji. Później dominującą rolę zaczyna natomiast odgrywać rozpuszczalnik. Poza tym, autorzy wykazali, że chemiczne modyfikacje tyminy mogą wpływać na szybkość dekoherencji. O co dokładnie chodzi? Na przykład o to, że interakcje wiązań wodorowych w pobliżu pierścienia tyminy przyspieszają dekoherencję.
