量子耗散是指在量子開放系統中，物體與環境發生能量交換或信息交流，導致相干性退失。量子耗散的研究目標是在量子力學的基礎上推導出經典耗散定律。
基本介紹
- 中文名：量子耗散
- 外文名：quantum dissipation
- 學科：量子力學
- 研究目標：推導出經典耗散定律
- 相關術語：量子退相干
- 研究方向：能量的不可逆損耗
緒論,耗散過程,研究進展,
緒論
量子耗散的研究目標是在量子力學的基礎上推導出經典耗散定律。量子耗散與量子退相干有緊密聯繫。它在量子力學的層面上研究了能量的不可逆損耗。 量子力學建立在哈密頓量的基礎上，系統總能量守恆，原則上講，這樣的系統不可能描述能量耗散過程。為了克服這個局限性，將系統分作兩部分，一部分是能量發生耗散的系統，一部分叫做“浴”，即該系統所處的環境，系統耗散掉的能量將會流入浴中。系統與浴的耦合取決於描述浴的微觀細節。為了不可逆的能量流動，浴含有無數個自由度。 1963年，費曼與Vernon的文章里給出了關於浴的最簡單的模型，浴被看作是由無數個諧振子組成的集合。量子力學中，諧振子可用於描述自由玻色子。
耗散過程
1981年，Amir Caldeira 和 Anthony J. Leggett 提出了一個簡單模型Caldeira-Leggett 模型，從量子角度深入解釋了耗散過程。該模型描述了一維的系統與浴的耦合。其哈密頓量為
前兩項是系統的哈密頓量，第三項是浴的哈密頓量，代表了無數個諧振子之和。第四項描述了系統與浴的相互作用，在Caldeira-Leggett模型中，耦合與系統位置有關，而第五項則用於保證耗散最終在空間中是各向同性的。因為浴與系統的耦合依賴於系統坐標，如果不包含第五項，模型不能滿足平移不變性，這將導致系統與浴的相互作用與系統所處位置有關。
為了更方便的對浴建模，通常使用浴的譜密度函式
當趨近於經典極限時，即 
時，通過路徑積分計算，對所有浴的自由度積分可獲得系統在浴的平均作用下的有效動力學，可得到如下運動方程：
描述了耗散過程存在下影響粒子運動的有效力。對於馬可夫浴，即浴與系統相互作用只與當前狀態有關，以及歐姆耗散，上述方程簡化為經典粒子在摩擦力作用下的運動方程
因此，人們可以通過 Caldeira-Leggett 模型從量子角度解釋經典耗散過程。
研究進展
量子耗散是指在量子開放系統中，物體與環境發生能量交換或信息交流，導致相干性退失，因此，兩個物體要發生糾纏，一般要讓它們和外界環境的相互作用儘可能地小。據美國物理學家組織網近日報導，丹麥歌本哈根大學物理學家通過實驗證明，量子耗散能在兩個巨觀物體之間形成持續穩定的量子糾纏，該發現為製造量子糾纏提供了一種全新的方法。
另外，以色列威茲曼科學研究所凝聚態物理系D. Halbertal教授、 E. Zeldov教授（共同通訊作者）領導的科研團隊認為，在石墨烯空間局部耗散邊緣強調了超導量子干涉尖端器件發現微觀尺度下耗散起始點的重要性。另外在量子自旋以及反常量子霍爾系統中的外爾半金屬拓撲保護表面狀態，邊緣態也吸引了科研人員的興趣。通過選擇恰當的超導材料，可以使得測量量子體系下的溫度範圍得到擴大。除此之外，高磁場以及多功能磁性感應的能力以及掃描門測溫為納米尺度下測量錯綜複雜的熱電和熱磁現象提供了新的方法思路。
