Kvantfysik

Kvantfysik, eller kvantmekanik, är den delen av fysiken som studerar naturens beteende på mycket små skalor – atomer och subatomära partiklar. Den beskriver fenomen som inte kan förklaras av klassisk fysik, till exempel kvantsuperposition, kvantentanglement och kvantisering av energi.

Historiskt uppstod kvantfysiken i början av 1900-talet med Plancks studier av svartkroppsstrålning, Einsteins förklaring av fotoelektrisk effekt och Bohrs atommodell. Under 1920-talet utvecklades formaliseringen av kvantmekanik av Schrödinger och Heisenberg, och olika tolkningar uppstod; Copenhagen-tolkningen blev länge dominerande.

Nyckelbegrepp inom kvantfysiken inkluderar vågfunktioner och sannolikhetsfördelningar, våg-partikel-dualitet, kvantisering av energi, superposition och sammanflätning. Mätningens roll är central i många tolkningar, där vågfunktionskollaps är ett vanligt inslag, medan decoherence förklarar hur klassiska egenskaper uppstår i makroskopiska system.

Experimentella plattformar för kvantfysik är fotoner i kvantoptik, supraledande kvantsystem och fängelifomade joner, bland annat för uppnåendet av kvantbitar. På senare tid har experiment bekräftat entanglement över stora avstånd och möjliggjort kvantteleportering samt kvantsäker kommunikation.

Tillämpningar av kvantfysik omfattar semiconductorer och laserteknik, MRI, atomur och GPS-teknik. Forskningen inom kvantberäkning, kvantsäker kommunikation och kvantsensorik växer och förväntas långsiktigt ge betydande förbättringar jämfört med klassiska metoder. Se även kvantmekanik och kvantfältteori.