kvantoinnin

Kvantointi (kvantoinnin käsite) viittaa prosessiin, jossa jatkuvat suureet muutetaan diskreetteihin arvoihin. Fysiikassa kvantointi tarkoittaa usein sitä, että määritellyissä järjestelmissä observablateilla on vain tietyt, erisuuruiset arvojensa, esimerkiksi energiatasojen, joiden välinen muutos esiintyy napsahduksina. Tämä ilmiö johtuu kvanttimekaniikan periaatteista, kuten aallon ja hiukkasen kaksoisluonteesta sekä rajoitettujen järjestelmien pysäyttävistä ehdoista.

Yksi tunnetuimmista esimerkeistä on atomin energiatasojen kvantisoituminen. Elektronin energiat ovat erisuuruisia, ja erot määritellään esim. Bohrsäännön tai Schrödingerin yhtälön ratkaisujen kautta. Songa- ja kulma- momentin kvantointi tuottaa kvantittuneita arvoja: kulmamomentin neliöarvo L^2:n suhteen on L^2 = l(l+1)ħ^2 ja sen magneettinen komponentti m_l voidaan valita arvoista -l:n ja +l:n väliltä. Sähkövarauksessa havaitaan kvantisaatiota, ja perusyksikkö on elektronin varaus e.

Kvantointi vaikuttaa myös signaalinkäsittelyyn. Analogoisen signaalin kvantointi tarkoittaa jatkuvan amplitudin muuttamista diskreetteihin arvoihin, kuten analogi-digitaalisen muuntamisen yhteydessä. Tämä tuottaa kvantointivirhettä (koodausvirhe) ja mahdollisesti kvantointikohinaa, erityisesti alhaisissa näytetaajuuksissa ja pienissä virravoissa.

Fysiikassa ja tekniikassa kvantointi osoittaa, että monet suureet ovat/discretoituneet ja että mittaustulokset ovat luonteeltaan kvantittuneita. Keskeisiä vaikutuksia ovat energian spektrit, hiukkas- ja kenttätilojen rakenne sekä digitaalisen muuntamisen periaatteet. Kvantoinnin tarkastelu kattaa sekä perusfysikaaliset ilmiöt että käytännön sovellukset signaalinkäsittelyssä.