T1·T2 시간

직관적 비유

팽이(블로흐 벡터)가 기울어진 채 돌고 있다고 상상하자. T1은 팽이가 '쓰러져' 똑바로 서는 데 걸리는 시간—에너지 자체를 잃는 속도다. T2는 팽이의 '흔들리는 방향'이 무작위로 틀어져 아무 의미 없어지는 데 걸리는 시간—위상이 흐려지는 속도다.

엄밀한 정의

• T1 (세로 완화 시간, 에너지 이완): 블로흐 구면에서 $z$축 성분이 열평형 값으로 복귀하는 시정수. $|1⟩\to |0⟩$ 전이(진폭 댐핑)를 지배한다.
• T2 (가로 완화 시간, 위상 이완): $xy$ 평면 성분이 감쇠하는 시정수. 에너지 이완과 순수 위상 이완(dephasing, $T_{\phi }$)이 함께 기여하며, 다음 관계가 항상 성립한다: $$\frac{1}{T_2}=\frac{1}{2T_1}+\frac{1}{T_{\phi }},T_2\le 2T_1$$

중요성 및 응용

양자 게이트는 T1·T2보다 충분히 짧은 시간 안에 완료되어야 하므로, 두 값은 실행 가능한 게이트 수(회로 깊이) 의 상한을 결정한다. 현재 초전도 큐비트는 T1·T2가 수십~수백 μs 수준이며, 이를 늘리는 것이 양자 오류 정정 구현의 핵심 과제다. 이온 트랩 큐비트는 T2가 수 초에 달해 긴 코히어런스 시간을 자랑한다.