kvanttimaailmaa

Kvanttimaailma viittaa luonnon mikrotason ilmiöihin, joita kuvaa kvanttimekaniikka. Siellä hiukkaset voivat olla superposisjonissa, eli yhtä aikaa useissa tiloissa, ja tilat voivat olla vahvasti kytkettyjä entanglementin kautta. Energian ominaisuudet ovat kvantittuneita, ja mittaus vaikuttaa järjestelmään epävarmuusperiaatteen puitteissa.

Perusperiaatteisiin kuuluvat epävarmuusperiaate, aallon- ja hiukkasdualisuus sekä tilojen todennäköisyyspohjainen kuvaus. Tilat voivat muuttua mittauksessa, ja erilaiset tulkinnat selittävät mittaustulosta eri tavoin, vaikka kokeellinen ennustettavuus säilyy.

Tutkimus on sekä teoreettista että kokeellista. Keskeisiä ilmiöitä ovat superpositio, kytkentyneisyys ja kvanttitunneli. Käytännön sovelluksia kehitetään muun muassa kubittien avulla kvanttitietokoneissa, kvantti-informaation siirrossa ja kvanttisalausmenetelmissä. Makroulottuvassa maailmassa näkyvä klassinen luonne johtuu ympäristön vuorovaikutuksesta, eli decoherenssista, joka hävittää herkät kvantti-ilmiöt suurissa järjestelmissä.

Historian taustalla ovat 1900-luvun kokeelliset ja teoreettiset löytöretket, kuten Planckin kvantti ja Einsteinin fotoniteoria. 1920-luvulla Schrödingerin, Heisenbergin ja muiden töiden kautta syntyi kvanttimekaniikan yleinen laskentakehys. Nykyään kvanttimaailman ymmärrys on keskeinen osa sekä perusfysiikkaa että kehittyneitä teknologioita.