kvantisaatiossa

Kvantisaatio tarkoittaa ilmiötä, jossa tiettyjen fyysisten suurien arvojen esiintyminen on sallittua vain diskreetteinä arvoina. Tämä piirre on keskeinen kvanttimekaniikassa ja erottaa sen klassisesta fysiikasta. Esimerkkejä ovat energiatilat, kulmamomentin kvantittuminen ja sähkövarauksen yksikkö.

Kvanttimaailmassa suureet esitetään havaintoina operaattoreina, joiden mahdolliset ominaisarvot muodostavat mittaustulokset. Tilat elävät Hilbertin tiloissa, ja mittaukset noudattavat Bornin sääntöjä: mittaustulos on arvo, jonka todennäköisyys määräytyy tilan projektioiden kautta. Kommutaatioihin liittyy epävarmuus: ei voi samalla hetkellä määrittää tarkkoja arvoja esimerkiksi paikasta ja liikemäärästä.

Esimerkkejä kvantisaatiosta ovat harmonisen värähtelijän energia E_n = ħω(n + 1/2); atomien energiat ovat diskreettejä; kulmamomentin L^2 ja Lz ovat kvantisoituja arvoja: L^2 = l(l+1)ħ^2 ja Lz = mħ, missä l ja m ovat kokonaislukuja, ja −l ≤ m ≤ l. Sähkövaraus havaitaan kvantisoituvaksi yksiköihin, pienin yksikkö on e.

Kvanttisessa maailmassa elektromagneettinen kenttä on kvantisoitu: sen tilat koostuvat fotoneista, ja kentän vaihtelut kuvaillaan luominen- ja häviämisoperaattoreiden avulla. Tämä kvantisaatio selittää säteilyn spektrin sekä kvanttipohjaisten teknologioiden, kuten kvanttitietokoneiden, toiminnan.

Kvantisaatio on keskeinen perusta sekä teoreettisessa että kokeellisessa fysiikassa ja esiintyy muun muassa spektroskopiassa, materiaalitutkimuksessa ja nykyaikaisessa teknologiassa.