kvanttifysiikan

Kvanttifysiikka on fysiikan ala, joka tutkii ilmiöitä hiukkas- ja mikrotasolla, joissa klassisen fysiikan mallit eivät riitä. Keskeisiä piirteitä ovat energian kvantittuminen, aalto–partikkelidualismi sekä tilojen tilallinen kuvaus todennäköisyyksien kautta. Tärkeitä käsitteitä ovat superpositio, jossa järjestelmä voi olla useassa tilassa samanaikaisesti, sekä entanglement, jossa osaset ovat tilallisesti sidottuja riippumatta etäisyydestä. Epävarmuusperiaate asettaa rajoituksia mittaustarkkuudelle. Matematiikassa tilat elävät Hilbertin tiloissa, ja mittaukset sekä evoluutio liittyvät operaatioihin ja todennäköisyyksiin.

Kvanttifysiikkaa havainnollistavat kokeelliset ilmiöt, kuten kaksoisrakokokeet, Stern–Gerlach -eritelyt ja kvanttitunneli. Näiden kokeiden tulokset ovat mahdollistaneet kehityksen kvantti-informaation ja kvanttiteknologian aloilla.

Käytännön sovellukset kehittyvät kvanttitietokoneista ja kvantti-informaatiosta kvanttiverkkoihin sekä sensoreihin, jotka hyödyntävät kvantti-ilmiöitä. Perinteisiä teknologioita ovat lasersäteily, puolijohteet ja atomikellot, joiden tarkkuus perustuu kvantti-ilmiöihin.

Kvanttifysiikan historia alkaa Planckin kvantisoinnista ja Einsteinin fotoneista, eteni Bohrin atomimallin ja Heisenbergin epävarmuusperiaatteen kautta Schrödingerin aaltofunktion ja Diracin matemaattisen kehysten myötä. Nykyään ala on nopea tutkimusalue metrologian, materiaalitieteen ja informaatioteknologian kannalta.