Kvantointiin

Kvantointi on perusilmiö ja menetelmä, jolla fysikaaliset suureet määräävät diskreettejä arvoja tai joiden avulla klassisesta teoriasta tulee kvanttimekaniikka. Sillä voidaan viitata sekä siihen, että tietty suure saa vain nykyiset, erilliset arvonsa (kuten energia tai kulmamomentti), että siihen prosessiin, jolla klassinen kuvaus muutetaan kvanttimekaniikaksi muun muassa promotoimalla klassiset observaatit operoijiksi ja asettamalla niiden commutaatiot.

Kvantointi ilmenee monin tavoin. Esimerkiksi energian spektri voi olla diskreetti, kuten elektronin energiatilat hiukkasen laatikossa tai hydrogenin atomin puolihissi. Yleinen idea on, että suureet eivät voi vaihtua jatkuvasti, vaan ottavat vain tietyt sallitut arvonsa. Tällainen suure on usein määrättävissä kvantittamisessa, jossa voimaluut antavat lukuarvoja, kuten Planckin vakio h, joka asettaa mittakaavan kummassakin ilmiössä.

Kvantointiin liittyy useita menetelmiä. Canonical quantization muuttaa klassiset muuttujat, kuten sijainnin ja momentin, operoijiksi ja asettaa niiden epätietoisuuden peruskommutaatioihin. Path integral -menetelmä kuvaa kvantti-ilmiön summin polkuina klassisesta toiminnosta. Kvantti-ilmapiirissä, kuten elektromagneettisessa kentässä, kenttä itse nähdään kvantittuvana ja siihen liittyvät fotonit määrittävät tilat, luominen ja häviäminen toimivat perusoperaattoreina.

Kvantointia hyödynnetään laajasti fysiikassa ja tekniikassa: atomifysiikassa, puolijohteissa, lasereissa ja kvanttiteknologioissa. Se on myös perustavanlaatuinen osa nykyaikaista teoreettista fysiikkaa, jossa klassiset lait korvataan kvanttimekaniikalla ja kenttäteorioilla.