量子退相干是指系统与环境相互作用，使量子叠加各分量之间可观测的干涉受到抑制的过程。在量子力学中，退相干解释了为什么将系统与周围环境分开考察时，系统的行为可以近似于经典统计混合态，尽管系统与环境组成的整体仍遵循量子动力学。退相干对于理解经典行为的涌现以及量子信息器件的局限性至关重要。退相干本身并不意味着量子态发生了物理坍缩。(arxiv.org)
物理机制
孤立的量子系统可以在其状态的各分量之间保持确定的相对相位。这些相位决定了干涉效应，也是相干叠加态区别于各备选状态的混合态的关键。然而，现实中的系统会与周围的粒子、辐射、仪器及其他不受控制的自由度相互作用。这些相互作用可以在系统与环境之间建立量子纠缠。于是，关于各备选状态的信息被编码到环境状态中，从而减弱了仅通过测量系统所能观察到的干涉。(arxiv.org)
环境中不必存在观察者或测量仪器。例如，气体粒子的散射可以使其出射状态与物体的位置产生关联。发射出的光子同样可以携带有关不同位置的信息。退相干取决于这些环境状态能够多有效地区分各备选状态，而不只是取决于是否发生了相互作用，或是否传递了显著的能量。因此，相干性可以在没有显著能量耗散的情况下消失。(arxiv.org)
数学描述
一个简单模型以处于 (a|0\rangle+b|1\rangle) 态的系统和处于 (|E\rangle) 态的环境为起点。相互作用使其发生如下变化：
[ (a|0\rangle+b|1\rangle)|E\rangle \longrightarrow a|0\rangle|E_0\rangle+b|1\rangle|E_1\rangle. ]
这里，(|0\rangle) 和 (|1\rangle) 是系统的两个正交归一态，且 (|a|^2+|b|^2=1)。整体状态仍然保持相干。为了描述仅限于系统的观测，需要对环境取偏迹，得到约化密度矩阵：
[ \rho_S= \begin{pmatrix} |a|^2 & ab^*\langle E_1|E_0\rangle\ a^*b\langle E_0|E_1\rangle & |b|^2 \end{pmatrix}. ]
非对角元表征了在这组基下的相干性。随着环境状态变得可区分，它们的内积所表征的重叠程度减小。当这些状态接近正交时，干涉项便可忽略不计，而在这个模型中，对角元所表示的布居保持不变。(arxiv.org)
这是一种约化描述，并不是将整体的波函数替换为某一个确定的备选状态。整体系统可以按照薛定谔方程演化，而其子系统则经历有效的非幺正演化。这类动力学属于开放量子系统理论，通常用主方程来表述。(arxiv.org)
指针态与经典行为
退相干依赖于所选的基：密度矩阵在一组基下可能是对角的，在另一组基下则未必如此。因此，相关的基由物理动力学决定，而不是由任意的符号选择决定。环境相互作用会优先保留某些状态，这些状态称为指针态，其关联能保持相对稳定。对这些状态之间叠加的抑制称为环境诱导超选择，英文简称为 einselection。(arxiv.org)
对于许多宏观物体，环境相互作用能够显著区分空间上分离的构型，从而有利于近似定域的状态。结合系统自身的动力学，这可以支持类似于经典力学轨迹的运动。不过，经典行为仍然需要适当的条件和近似；退相干并不会使量子力学不再适用。仅凭尺寸大小，也不能在量子系统与经典系统之间划出普适的界限。(arxiv.org)
退相干与测量
退相干解释了为什么不同宏观测量记录之间的干涉通常无法被观测，以及为什么特定的记录具有稳定性。但仅凭幺正动力学，退相干并不能从相互纠缠的各备选结果中选出一个结果。由此得到的约化态是一种非本征混合态：它能给出类似混合态的局域统计结果，但源于与另一个系统的关联，而不只是表示我们对某个预先存在的确定状态一无所知。这一区别对测量问题至关重要。(arxiv.org)
量子力学的不同诠释以不同方式纳入退相干。退相干对约化态动力学的预测可以独立于这些诠释接受检验。因此，证实干涉消失，并不能确立某一种唯一的诠释，也不能证明波函数确实发生了坍缩。(arxiv.org)
实验证据与发展
H. 迪特尔·泽于1970年阐明了环境相互作用的基础性作用。此后，沃伊切赫·祖雷克进一步发展了对环境诱导选择和稳定指针态的描述。相关研究逐渐从基础问题拓展到定量建模与受控实验。(arxiv.org)
物质波干涉测量提供了直接的检验手段。2003年的一项实验测量了与背景气体碰撞所导致的分子干涉减弱。2004年的一项实验研究了受热分子发出的热辐射所导致的干涉减弱。这些研究比较了不同环境条件下的干涉条纹可见度，检验了环境获取有关不同空间位置的信息的机制。(arxiv.org)
相干时间与量子技术
对于量子比特，(T_1) 表征能量弛豫，(T_2) 则表征相位相干性的衰减，其中包含弛豫与纯退相位两方面的贡献。这些量描述了环境噪声的不同方面；弛豫时间长，并不一定意味着相干性也能维持同样长的时间。它们是量子计算机的重要性能参数。(quantum.cloud.ibm.com)
保护策略包括减弱与环境的耦合，以及采用动力学解耦，后者利用受控的脉冲序列，使某些相互作用的平均效应相互抵消。量子纠错则将信息编码到多个物理系统中，并纠正能够识别的错误。这些方法具有不同的前提和局限性：脉冲序列无法消除任意噪声，而纠错需要足够精确可控的操作以及适当的错误率。(arxiv.org)