kvantittumiseen

Kvantittuminen on ilmiö, jossa fysikaalinen suure esiintyy vain tiettyinä, diskreetteinä arvoina sen sijaan, että se muuttuisi jatkuvasti. Se on keskeinen käsite kvanttifysiikassa ja liittyy siihen, että systeemin tilat ovat rajattuja ja sallitut energiatilat määräytyvät ratkaisuista, joissa aaltofunktiot täyttävät tietyt ehdot.

Esimerkkejä ovat atomien elektronien energiatilat, jotka ovat kvantittuneet: elektronin energia voi olla vain diskreettejä arvoja. Myös fotonien energia on kvantittunutta, ja energiatilojen erot määritellään E = hν. Spin- ja muissa kvanttisissa vasteissa esiintyy samalla määrättyjä arvoja. Kvantittuminen johtaa usein siihen, että suuret, joita aikaisemmin pidettiin jatkuvina, näkyvät mittauksissa diskreetteinä tuloksina.

Käytännössä kvantittuminen näkyy myös teknisissä sovelluksissa, kuten analogisen signaalin muuntamisessa digitaalisiksi: jatkuva arvo korvataan rajallisen määrän diskreettejä arvoja, jolloin syntyy kvantittumisvirhettä. Tämä on keskeistä digitaalisen tallennuksen, mittausten ja signaalinkäsittelyn suunnittelussa.

Historiallisesti kvantittuminen nousi esiin Planckin kvanttihypoteesin ja Bohrin atomimallin kautta, ja siitä kehittyi moderni kvanttimekaniikka. Nykyisin kvantittuminen on perusta monille teknologioille, kuten lasersäteelle, puolijohteille, MRI-laitteille ja kvanttitietokoneille, sekä syvälliselle ymmärrykselle ainutlaatuista käyttäytymistä kuvaavista ilmiöistä.