Ein dissipativer Quantenzkanal, der den irreversiblen Verlust von Anregung (Energie) vom Quantensystem an seine Umgebung modelliert; typischerweise dargestellt durch eine Abbildung, die die Amplitude der angeregten Zustandsanteile in der Dichtematrix des Systems reduziert.

Prinzip

Energie tragende Freiheitsgrade des Systems koppeln an Umweltmoden, sodass Anregungen aus dem System übertragen werden; die reduzierten Dynamiken sind nichtunitär und werden oft durch Amplituden-Dämpfungs-Kraus-Operatoren oder eine Mastergleichung mit Relaxationstermen (T1) beschrieben.

Demonstration

Ein als angeregter Zustand |1> präpariertes Zweiniveauatom, das mit einem bosonischen Vakuumbad wechselwirkt, fällt mit Wahrscheinlichkeit γ pro Zeitschritt in den Grundzustand |0> zurück; die Populationsanteile entspannen sich zu |0> und die Nicht-Diagonaleinträge schrumpfen entsprechend dem Dämpfungsparameter.

Fehlanwendung

Die Amplituden-Dämpfung als bloße unitäre Phasenrotation zu behandeln oder anzunehmen, sie verändere nur Phasen der Off-Diagonalen; umgekehrt führt die Modellierung beobachteten Populationsverlusts allein durch Dephasierungs-Kanäle ohne Energieaustausch zu falschen Vorhersagen.

Konsequenz

Die Populationen angeregter Niveaus sinken, emittierte Energie erscheint in Umweltmoden, die mit der Anregungsamplitude verknüpfte Kohärenz nimmt ab, und quanteninforma­tion, die in der Besetzung des angeregten Zustands steckt, wird beeinträchtigt, sofern nicht durch Fehlerkorrektur oder Pumpen kompensiert.

Umkehrung

Das konzeptionelle Gegenteil ist ein Anregungs- (Pump-) Kanal oder ein Verstärkungsprozess, der Energie aus der Umgebung in das System überträgt und die Population angeregter Zustände erhöht; eine deterministische Umkehr ist ohne korrelierte Umgebung oder äußere Arbeit im Allgemeinen nicht möglich.

Abgrenzung

Gilt, wenn der dominierende Effekt Energie-Relaxation ist; schließt reine Dephasierungsprozesse aus, die Populationsanteile erhalten, sowie unitäre kohärente Operationen; die Anwendbarkeit kann die Markov- oder Schwachkopplungsannahme erfordern, sofern nicht explizit nicht-Markovisch erweitert.

Semantische Spannung

Wird häufig dem Phasen-Dämpfen gegenübergestellt: Amplituden-Dämpfung ändert Populationen (Energieverlust) sowie Kohärenz, während Phasen-Dämpfung nur Kohärenz zerstört und Populationen unverändert lässt; Fehlidentifikation führt zu ungeeigneten Fehler-Modellen und Gegenmaßnahmen.

Synthese

Amplituden-Dämpfung bezeichnet offene Systemprozesse, bei denen die Kopplung an Umweltmoden zur irreversiblen Abgabe von Anregungen führt, was nichtunitäre Populationsrelaxation und zugehörige Kohärenzverluste verursacht; modelliert durch Relaxationsterme in Mastergleichungen.