quantumvoorspellingen

Quantumvoorspellingen zijn de uitkomsten of kansen daarop die voortkomen uit de theorie van de quantummechanica over metingen aan quantum-systemen. In tegenstelling tot klassieke modellen zijn deze voorspellingen vaak probabilistisch: een quantumtoestand geeft een set waarschijnlijkheden voor verschillende meetwaarden. De toestand van een systeem wordt meestal beschreven door een golffunctie of een dichtheidsmatrix. De tijdontwikkeling volgt de regels van de quantummechanica: een geïsoleerd systeem evolueert volgens de Schrödinger- of von Neumann-vergelijking; de waarneming levert een specifieke uitkomst op volgens de Born-regel, waarbij de kans op een uitkomst evenredig is met het kwadraat van de amplitude.

Om voorspellingen te doen, wordt het systeem gemodelleerd met een Hamiltoniaan en relevante interacties. Uit de wiskundige oplossing daarvan worden verwachtingswaarden, verdelingsfuncties en correlaties berekend voor gewenste observables. Voorbeelden van voorspelingen zijn de energieniveaus van atomen zoals waterstof, interferentiepatronen in het dubbel-spleet-experiment, tunnelingkansen en transportverschijnselen in nanostructuren, en de sterke of zwakke correlaties tussen partijen in verstrengelde systemen die Bell-achtige testen mogelijk maken.

Beperkingen en interpretaties: de nauwkeurigheid van voorspellingen hangt af van hoe volledig het model de werkelijkheid weergeeft en van experimentele ruis en omgevingsinteractie. Het meetprobleem en verschillende interpretaties van de kwantumtoestand blijven onderwerp van discussie, hoewel de operationele voorspellingskracht van quantummechanica breed geaccepteerd is. In de praktijk vormen deze voorspellingen de basis voor technologische vooruitgang in quantumchemie, halfgeleiders, lasers en quantuminformatietoepassingen.