Processus par lequel la phase relative entre composantes d'une superposition quantique est randomisée ou distribuée, entraînant la décroissance des éléments hors-diagonaux de la matrice de densité sans nécessairement modifier les populations ; on parle de déphasage pur lorsque la relaxation d'énergie est négligeable.

Principe

Des fluctuations temporelles aléatoires des énergies du système, des coups de phase non contrôlés ou des paramètres d'ensemble inhomogènes font diverger les phases des composantes dans un ensemble ou au cours du temps, réduisant la cohérence observable tout en laissant les populations (éléments diagonaux) principalement inchangées.

Démonstration

En RMN, un ensemble de spins dans un champ magnétique inhomogène montre une décroissance rapide de la magnétisation transverse (T2*) due au déphasage ; une séquence spin-echo peut refocaliser les inhomogénéités statiques et récupérer partiellement la cohérence, démontrant la réversibilité pour certaines sources de déphasage.

Mauvaise application

Confondre le déphasage avec une décohérence irréversible due à l'intrication avec un grand environnement, ou assimiler le temps de déphasage T2 au temps de relaxation d'énergie T1 sans distinguer les mécanismes et signatures expérimentales.

Conséquence

Le déphasage réduit la visibilité d'interférence et limite les temps d'opération cohérents dans les dispositifs quantiques ; cependant, certains types de déphasage sont réversibles (récupérables par échos), ce qui informe les stratégies de contrôle et de correction d'erreurs.

Inversion

La réversion est la rephasage : des techniques comme l'écho de spin ou le découplage dynamique réalignent les phases et restaurent la cohérence lorsque le déphasage provient de bruit statique ou corrélé ; un bruit véritablement aléatoire et rapidement variable peut empêcher une réversion efficace.

Limite

S'applique spécifiquement aux processus de randomisation de phase et doit être distingué de la relaxation dissipative ; le déphasage se caractérise par des temps de cohérence de phase (T2, T2*) et dépend du spectre et des temps de corrélation du bruit.

Tension sémantique

Il existe un recoupement et une tension entre déphasage et décohérence : le déphasage peut être une manifestation de décohérence lorsqu'il est causé par l'intrication avec des degrés de liberté incontrôlés, mais il peut aussi être un effet réversible d'échantillonnage d'ensemble unitaire.

Synthèse

Le déphasage est la perte ou la randomisation des phases relatives dans une superposition qui dégrade la cohérence hors-diagonale ; sa réversibilité et sa relation à l'intrication distinguent les stratégies de contrôle pratiques de la décohérence induite par l'environnement.