kvanttisäännöt

Kvanttisäännöt ovat kvanttimekaniikan peruslait, jotka ohjaavat mikroskooppisten järjestelmien toimintaa ja määrittävät, miten niiden tilat kehittyvät sekä miten mittaustulokset tulkitaan. Ne muodostavat käytännössä virallisen kehyksen, jossa systeemit kuvataan tiloina Hilbert-avaruudessa ja ominaisuudet operaattoreina.

Keskeisiä periaatteita ovat superpositio ja tilojen yhdistelmät: järjestelmä voi olla useamman tilan superpositiona yhtä aikaa. Ominaisuudet ovat kvantisoituja, ja mittaustulokset nousevat todennäköisyyksinä Bornin säännön mukaisesti. Epävarmuusperiaate rajoittaa samanaikaisen tietouden määrää, esimerkiksi paikkatiedon ja liikemäärän tarkkaa samanaikaista määrittämistä. Ajan kehitys on yksiköllisesti kuvattua Schrödingerin yhtälön mukaan, jolloin systeemin tila muuttuu jatkuvasti ja deterministisesti ennen mittausta. Entanglement-tilat sitovat toisiinsa etäiset järjestelmän osat siten, että mittausvaikutukset voivat ilmetä kauempanakin. No-cloning-laki kieltää täydellisen kopioinnin. Mittauksen jälkeen tulokset ovat arvoja, jotka vaikuttavat tilan jälkikäteen.

Matemaattisesti säännöt esitetään Hilbert-avaruudessa: tilat ovat tiloja, ominaisuudet observablineita, joiden arvot saadaan operaattoreiden mittaamalla. Ajan kehitys tapahtuu unitaarisesti, ja ajanhetkellä U(t) = exp(-iHt/ħ) tilamuutos kuvaa järjestelmän evoluation. Säännöt ovat kvanttimekaniikan laskennallinen perusta, mutta tulkinnat niiden merkityksestä ovat kiistanalaisia.

Käytännön sovelluksissa kvanttisäännöt ovat mahdollistaneet kvanttilaskennan, kvanttisalauksen sekä epäkeskeiset ilmiöt kuten interferenssin ja konduktanssin kvantisoitumisen. Tunnettuja kokeita ovat kaksoisrakokoe, Bell-kokeet ja kvanttitteleitäminen.