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Efeitos da decoerência

Há muitas razões do porquê nós, usualmente, não percebemos o fenômeno da interferência da matéria no nosso dia a dia.

Isto é em parte devido ao extremamente pequeno comprimento de onda de de Broglie de corpos sólidos. Outra razão é que um sistema quântico não pode ser perfeitamente isolado e sempre interage com o ambiente.

Nós podemos entender isto por meio de três diferentes perspectivas, as quais são todas simultaneamente válidas na interferometria de de Broglie (interferometria de centro de massa):

1. As fases quânticas, que são tão importantes para a interferência construtiva ou destrutiva, são transladadas aleatoriamente por até mesmo interações mínimas com o ambiente. Em nosso experimento, isto pode ser, por exemplo, uma pequena colisão com uma molécula arbitrária do gás residual. Tomando a média sobre os recuos das diferentes moléculas direcionados aleatoriamente, não temos nenhum efeito (quântico) de fase. Isto é muito similar ao argumento de Werner Heisenberg para explicar o princípio de incerteza.
2. Esta interação pode ao mesmo tempo ser considerada como uma medida da posição. O padrão de interferência desaparece se a posição de uma partícula é definida com mais precisão do que duas fendas na grade de difração. Isto corresponde ao argumento de complementaridade de Niels Bohr. Não é necessário ser um observador consciente que faz a medição. É suficiente que, por exemplo, um átomo cuja posição ou momento seja conhecido após o espalhamento da molécula possa deduzir a posição da molécula.
3. O acoplamento entre o sistema quântico e seu ambiente pode ser entendido como um processo quântico, causando emaranhamento entre os dois. O sistema quântico e seu ambiente são então inseparavelmente correlacionados; porém, ao mesmo tempo, cada um deles em um estado incerto. Este é abordagem da teoria de decoerência. Se o ambiente consiste de inúmeras partículas – o que usualmente é o caso – o sistema isolado se comporta como se tivesse perdido sua coerência. Na verdade, a coerência é escondida no sistema total, o qual é muito maior e, portanto, inutilizável para o experimento.

Portanto, as moléculas em nossos experimentos precisam ser bem isoladas do ambiente.

Se, por exemplo, a pressão na câmara de vácuo for muito alta, colisões das moléculas com o gás residual leva a efeitos de decoerência. As fases são misturadas e o contraste de interferência diminui.

Em particular, se os quanta são objetos complexos como grandes moléculas, eles também possuem uma temperatura interna ( diferente de prótons, nêutrons e átomos!). Com o aumento da temperatura, é mais provável que elas emitam radiação térmica enquanto viajam através do interferômetro, isto é, elas emitem fótons. Eles podem guardar informações sobre a posição das moléculas do ambiente levando à diminuição do contraste de interferência.