Kvanttipiikkaa

Kvanttipiikkaa on fysiikan ala, joka tutkii aineen ja säteilyn käyttäytymistä pienillä mittakaavoilla, joissa klassisen fysiikan lait eivät riitä. Siinä tilat kuvataan todennäköisyyksinä ja mittausten roolilla on keskeinen merkitys ilmiöiden toteutumisessa.

Keskeisiä käsitteitä ovat aallon ja hiukkasen dualismi, superpositio, kietoutuminen ja epävarmuusperiaate. Tilat kuvataan aaltifunktiolla ja mittaukset purkavat todennäköisyyksiä tiettyihin arvoihin. Energian kvantitointi sekä vuorovaikutukset ovat luonteeltaan diskreettejä, ja ilmiöitä voidaan lähestyä matemaattisesti todennäköisyyksien kautta.

Historiallisesti kvanttimekaniikka juontaa juurensa Planckin vakiosta, Einsteinin valosähköisestä ilmiöstä sekä Bohrin atomimallista, ja sen kehittämiseen liittyivät Schrödingerin ja Heisenbergin muodit. Moderni kvanttifysiikka laajentuu kvanttimekaniikaksi ja kvanttikenttäteoriaksi, jotka yhdistävät kvanttimekaniikan suhteellisuusteorian kanssa.

Perusteellisia todisteita ja sovelluksia ovat muun muassa kaksoisreikäkoe valon aaltoluonteen osoittamiseksi, Stern–Gerlach -mittaukset hiukkasten spinnille sekä kvanttifysiikan kokeelliset testit Bellin testien muodossa. Käytännön sovelluksia ovat puolijohteet, laserteknologia, MRI-kuvantaminen sekä kehittyvät kvanttitietokoneet, kvanttisalausmenetelmät ja sensorit. Kvanttipiikkaa on myös keskeinen osa nykyaikaista teoreettista ja teknologista kehitystä.