kvantifikaatiosta

Kvantifikaatio, toisinaan käytetty termi kvantisaatio, viittaa ilmiöön jossa tietyt fysikaaliset suureet voivat esiintyä vain diskreetteinä arvoina eikä jatkuvana jakaumana. Tämä on keskeinen piirre kvanttifysiikassa ja se ilmenee monissa järjestelmissä, joissa perinteinen, jatkuva kuva suureista ei päde.

Kvantifikaatio johtuu usein rajapinnasta, jossa hyvin pienet systeemit kohtaavat mittaus- ja rajoitteita. Esimerkiksi energiatasot atomeissa ovat kvantittuneet: energian arvo E_n on tiettyjä diskreettejä lukuja eikä kaikkia arvoja väliltä. Sähkövaraus on myös havaittavissa kvantisoituneena yksiköinä, ja elektronin kuljetus sekä fotonit (kvantittuneet ydin- ja elektromagneettisen säteilyn osaset) ovat ilmiöitä, joissa kvantisaatio näkyy selvästi. Lisäksi kulmamomenttien kokonaissuuria määrittävät kvanttiluvut ja niihin liittyvät vähimmäisvaihtelut.

Teoreettinen perusta piilee havaintojen matemaattisessa esityksessä: suureet määritellään Hermite- tai muilla operaattoreilla, joiden omien arvojen joukko muodostaa mahdolliset mittaustulokset. Tietty järjestelmä luo rakenteen, jossa energiatasot, momentit tai muut suureet ovat erillisiä, ja mittaustulokset noudattavat todennäköisyyksiä näiden arvojen ympärillä.

Kvantifikaatio on sallinut monia teknologisia edistysaskeleita, kuten kvanttitietokoneiden perusperiaatteet, kvanttisimuloinnin ja sähkömagnettisen säteilyn kvantittumisen hyödyntämisen. Se on fundamentalisti osa sekä perustutkimusta että sovelluksia, joissa suureita voidaan hallita ja mitata tarkasti.