6.7 Khử kết hợp

Trang chủ ／ Chương 6: Miền lượng tử (V5.05)

I. Hiện tượng và điều gây bối rối
Các vật thể rất nhỏ có thể “hành xử như sóng”, chồng chập và gây giao thoa. Vật thể lớn gần như luôn “như hạt”, đi theo một quỹ đạo duy nhất. Electron hay photon đơn lẻ qua hai khe cho ra các vân giao thoa mịn; đổi thành bụi nóng hay phân tử ấm, các vân nhanh chóng nhòe đi. Ngay cả qubit siêu dẫn giữ được kết hợp một thời gian, chỉ cần ghép mạnh hơn với môi trường, độ tương phản cũng phai dần. Câu hỏi tự nhiên là: cùng một hệ luật vật lý, vì sao thế giới vĩ mô lại trông “cổ điển”?

II. Diễn giải theo Lý thuyết Sợi Năng Lượng: Ba cơ chế “làm loãng” kết hợp
Trong lần xuất hiện đầu tiên: Lý thuyết Sợi Năng Lượng (EFT) mô tả mọi đối tượng lượng tử lan truyền như một “bao kết hợp” tiếp sức trong biển năng lượng. Lý thuyết Sợi Năng Lượng gọi khử kết hợp là quá trình bao kết hợp ghép yếu với môi trường, khiến trật tự pha bị khuếch tán và bôi nhòe.

• Ghép với môi trường ghi lại “dấu vết đường đi” ở khắp nơi:
  Va chạm và tán xạ rất nhỏ với khí, bức xạ, hay mạng tinh thể sẽ khắc khác biệt đường đi vào nhiều bậc tự do của môi trường. Theo Lý thuyết Sợi Năng Lượng, một bó họa tiết pha được phân phát cho vô số vi phần tử của biển sợi, hình thành “ký ức” rải rác.
• Nhiễu nền dạng tensor làm xù lông họa tiết pha:
  Biển năng lượng không tĩnh; luôn tồn tại nhiễu nền tensor yếu và phổ biến. Nhiễu nền khiến độ lệch pha giữa các đường đi trôi dạt theo thời gian: họa tiết vốn ngay ngắn dần vỡ vụn, bao kết hợp từ “sắc” trở nên “cùn”.
• Môi trường “chọn” các hành lang cho số đo ổn định:
  Tương tác lâu dài khiến chỉ những định hướng và phân bố ít nhạy với môi trường mới bền vững — các “trạng thái con trỏ”. Chúng là những hành lang bị quấy nhiễu tối thiểu và hiện ra như các quỹ đạo cổ điển.

Hệ quả: không cần người quan sát. Thông tin pha đã tỏa vào môi trường; với hệ cục bộ chỉ còn thống kê trộn, vân giao thoa biến mất. Đó là cách lượng tử “lên sân khấu” thành cổ điển.

III. Bối cảnh điển hình (từ bàn thí nghiệm đến tiền tuyến)

• Hai khe trong khí hoặc bức xạ nhiệt:
  Tăng dần áp suất hay nhiệt độ quanh đường đi, độ rõ vân giảm theo quy luật kết hợp của áp suất, nhiệt độ và độ lệch đường đi. Diễn giải: tán xạ gắn “nhãn đường đi” lên hạt và photon xung quanh; trật tự pha rò rỉ ra ngoài nên vân mờ dần.
• Giao thoa phân tử lớn và bức xạ tự phát:
  C₆₀ và các phân tử hữu cơ lớn hơn vẫn cho giao thoa trong chân không cao và nhiệt độ thấp; khi hâm nóng, chính bức xạ nhiệt của phân tử “chiếu” thông tin pha ra môi trường, làm vân yếu đi vì photon phát ra mang theo khác biệt pha.
• Thời gian kết hợp của qubit và phục hồi bằng echo:
  Trong hệ siêu dẫn hay spin, giãn hồi và mất pha đặt ra cửa sổ kết hợp. Các kỹ thuật “echo” hay “khử ghép động” có thể kéo lại một phần trật tự pha đã bị bôi nhòe, vân tái hiện. Điều này cho thấy khử kết hợp là khuếch tán thông tin do ghép với môi trường, không phải xóa bỏ tuyệt đối.
• Thí nghiệm kiểu “xóa lượng tử”:
  Khi bậc tự do của môi trường mang bản ghi đường đi, nếu xóa bản ghi ấy — hoặc trộn sao cho không thể đọc — thì trong các tập con có điều kiện, giao thoa lại xuất hiện. Tính thấy–không thấy của vân phụ thuộc vào khả năng truy cập thông tin pha, không phải vì hạt “đột ngột hóa cổ điển”.
• Quang cơ học và các “cửa sổ” kết hợp sinh học:
  Cộng hưởng cơ vi mô được làm lạnh gần trạng thái cơ bản có thể giữ kết hợp ngắn ngủi; các phức hợp quang hợp phức tạp duy trì những “túi” kết hợp rất ngắn ngay trong môi trường ấm và ẩm. Điều này cho thấy kết hợp có thể được kỹ thuật hóa nếu kiểm soát ghép và nhiễu nền.

IV. Dấu vân thực nghiệm (nhận diện “pha đang bị cùn”)

• Độ tương phản vân giảm có hệ thống theo áp suất, nhiệt độ, độ lệch đường đi và kích thước hạt.
• Các chuỗi Ramsey hoặc Hahn-echo cho thấy phong bì suy giảm rồi hồi phục một phần.
• Sau khi “xóa” hoặc “gắn nhãn” thông tin đường đi một cách chọn lọc, thống kê có điều kiện cho thấy vân xuất hiện lại hoặc biến mất.
• Nhiễu đẳng hướng so với nhiễu có hướng gây nên các phụ thuộc góc khác nhau trong suy giảm kết hợp.

V. Giải đáp nhanh các ngộ nhận phổ biến

• Khử kết hợp có đồng nghĩa với mất năng lượng không?
  Không. Trước hết đó là khuếch tán ra ngoài của thông tin pha; năng lượng tổng có thể hầu như không đổi.
• Khử kết hợp có cần người quan sát không?
  Không. Bất kỳ ghép nào đủ để ghi nhận vào môi trường đều phân tán pha, có hay không người quan sát.
• Chỉ bằng khử kết hợp có giải thích vì sao một phép đo cho một kết quả duy nhất không?
  Khử kết hợp giải thích vì sao không còn thấy chồng chập và vì sao xuất hiện các trạng thái con trỏ ổn định. Để khuếch đại một khác biệt nhỏ thành kết quả có thể đọc, vẫn cần quá trình ghép, khép mạch và ghi nhớ của thiết bị đo (đã nêu ở Mục 6.4).
• Khử kết hợp có không thể đảo ngược không?
  Về nguyên tắc, nếu thu thập và đảo thao tác mọi bản ghi môi trường, có thể tái dựng kết hợp; trên thực tế các bản ghi phân tán vào vô số bậc tự do nên gần như bất khả thi. Echo và “xóa” cho thấy tính có thể đảo ngược ở mức hạn chế.

VI. Tóm lại
Khử kết hợp không viết lại các định luật lượng tử. Nó giải thích rằng khi thông tin pha từ bao kết hợp cục bộ tỏa vào biển năng lượng rộng lớn và môi trường, các họa tiết giao thoa biến mất dưới góc nhìn cục bộ. Tính cổ điển ở quy mô lớn nảy sinh khi hệ bị “dẫn” — bởi nhiễu nền và ghép đa kênh lâu dài — vào những hành lang ổn định, ít nhạy với môi trường nhất.
Một câu chốt: lượng tử hiện hữu khắp nơi; cái chúng ta thấy là diện mạo sau khử kết hợp.