Kvanttiilmiö

Kvanttiilmiö on ilmiö, joka ilmenee kvanttimekaniikan lainalaisuuksien mukaan, usein pienillä mittakaavoilla kuten atomien ja subatomaaristen järjestelmien tasoilla. Näissä ilmiöissä energian muutokset voivat olla kvantittuneita, ja niiden käyttäytymistä voidaan parhaiten kuvata aalto-hiukkasdualiteetin sekä toisiinsa liittyneiden tilojen entanglementin kautta, ja interferenssiä, jota ei voi selittää klassisesti.

Esimerkkejä kvanttiilmiöistä ovat interferenssi, jossa hiukkasen aaltoisyys tuottaa havaittavia kuvioita, fotoelektrinen vaikutus, joka osoitti energian kvantittumisen, sekä kvanttitunneli, jonka avulla hiukkaset voivat kulkea esteiden läpi. Lisäksi kvantti-ilmiöihin kuuluvat superpositio ja entangment, joita voidaan havaita pienissä järjestelmissä ja joita tutkitaan sekä perusfysiikan että teknologian sovellusten kannalta.

Historian ja sovellusten näkökulmasta kvanttiilmiöt muovasivat modernin fysiikan perustaa. Planckin 1900-luvun alun kvanttimekaniikan kehityksen, Einsteinin selityksen fotoelektrisestä vaikutuksesta sekä de Broglien aaltoluonnetta koskevat ideat johtivat Bohrin atomimalliin, Heisenbergin epätarkkuusperiaatteeseen ja Schrödingerin aaltofunktioon. Nykyään kvanttiilmiöt muodostavat perustan sekä perusfysikaaliselle tutkimukselle että teknologialle: semikonduktorit, lasersäteily ja MRI sekä kehittyvät alat kuten kvanttitietokoneet, kvanttikipyrkottaminen ja kvanttisimulaatiot. Kvanttiilmiöt liittyvät usein pieniin mittakaavoihin ja todellisissa kokeissa todennäköisyyslaskenta sekä mittauksen vaikutus tilaan ovat keskeisiä.