Kvanttimekaniikkaa makroskooppisesti

5.11.2020/Text: Mikael Kervinen

Mikael Kervinen

Kvanttimekaniikka tekee joitain todella ihmeellisiä ennustuksia ympäröivästä maailmastamme. Nämä ennustukset ovat kuitenkin kokeellisesti varmistettu yhä uudelleen ja uudelleen. Kvanttimekaniikka on siis perustavanlaatuinen kuvaus todellisuudesta. Emme kuitenkaan havaitse näitä asioita arkipäiväisessä elämässämme. Kvanttimekaniikan tutkimus on edennyt pelkästään teoreettiselta tasolta yhä edemmäs kohti kokeellista tutkimusta, jonka hyödyntäminen toimii perustana usealle uudelle teknologialle. Kun nämä tutkittavat kappaleet tulevat yhä suuremmiksi ja suuremmiksi, kysymys kuuluu, onko olemassa rajaa, jossa kvanttimekaaniset ominaisuudet katoavat.

Me tutkimme kvanttimekaniikan ilmiöitä makroskooppisessa mekaanisessa värähtelijässä. Värähtely on meille tuttua musiikista. Musiikissa jokainen nuotti soi omalla taajuudellaan. Äänen lähteenä on jokin mekaaninen värähtelijä, kuten soittimen kieli, joka värähtelee tietyllä taajuudella. Mutta mitä ihmiskorva ei kuule, on että tämä värähtely koostuu pienistä energiapaketeista. Kvanttimekaniikan perustavanlaatuisen ajatuksen mukaan kaikki energia on kvantittunut. Värähtelyjen energialla on siis pienin mahdollinen rakennuspalikka, joiden määrä on kokonaisluku. Tavallisessa arjessa tämä luku on mittaamattoman suuri ja koko ajan muutoksessa. On kuitenkin mahdollista tutkia värähtelijöitä siten että niiden yksittäiset energiakvantit tulevat näkyviin. Vaikka värähtelijä on kokoluokaltaan vain hiuksen paksuinen, se koostuu kuitenkin miljardeista atomeista, joiden yhteinen liike voi yhä noudattaa kvanttimekaniikan lakeja.

Yksi kvanttimekaaninen ominaisuus on superpositio. Superpositio tarkoittaa, että mekaaninen värähtelijä sekä värähtelee että ei värähtele yhtä aikaa. Idea makroskooppisesta kappaleesta superpositiossa voi tuntua ajatuksena uskomattomalta. Näiden ilmiöiden tutkiminen kokeellisesti on hyvin haastavaa. Pelkästään viimeisen vuoden aikana olemme tehneet innovaatioita, jotka ovat auttaneet meitä saavuttamaan tavoitteemme. Vaikka kaikki palaset ovat olleet alusta lähtien saatavilla, vasta laittamalle ne paikoilleen oikealla tavalla olemme saaneet aikaan toivottuja tuloksia. Tämä on opettanut minulle, että seuraava suuri keksintö, joka hyödyntää kvanttimekaniikan saloja, saattaa olla vain nurkan takana.

Uusimmat artikkelit

Ravinteiden talteenottoa Australian auringon alla

Kirjoittajalta Tekniikan edistämissäätiö / 22.4.2021

Ravinteiden talteenottoa Australian auringon alla Jos olet lainkaan kuin minä, rakastat ruokaa. Kuka tahansa ystävistäni todennäköisesti kertoisi sinulle, että minulla on aina nälkä eikä ole olemassa ruokalajia, josta en pitäisi. Sen takia minusta on erityisen mielenkiintoista ja palkitsevaa päästä tekemään väitöstyötäni entistä kestävämmän ruoantuotannon puolesta tehostamalla maanviljelyssä käytettyjen ravinteiden käyttöä. Kun minulle lisäksi tarjoutui mahdollisuus … Jatka artikkeliin Ravinteiden talteenottoa Australian auringon alla

Laskennalliset menetelmät uudistavat patologiaa

Kirjoittajalta Tekniikan edistämissäätiö / 14.4.2021

Laskennalliset menetelmät uudistavat patologiaa Alaa tuntemattomalle patologia ei välttämättä tule aivan ensimmäisenä mieleen laskennallisten menetelmien ja tekoälyn kuumana sovelluskohteena. Kieltämättä allekirjoittaneellekin olisi teekkarivuosina tullut mieleen supertietokoneiden ja oppivien algoritmien sijaan ennemmin rikossarjojen kuvastosta tutut kelmeässä valossa uurastavat luusahat. Laskennallista patologiaa koskevaa väitöskirjatutkimusta tehdessä mielikuva on muuttunut rajusti – patologia jos mikä on ”isoa dataa” tuottava … Jatka artikkeliin Laskennalliset menetelmät uudistavat patologiaa

What can we learn about collaboration from the success of the Finnish gaming ecosystem?

Kirjoittajalta Marianna / 7.4.2021

What can we learn about collaboration from the success of the Finnish gaming ecosystem? The Finnish gaming industry is a global superpower. Its collaboration, growth mindset and pay it forward culture have also laid the foundation for the student-driven startup ecosystem in Finland including Slush. Almost three decades of success makes the Finnish gaming industry … Jatka artikkeliin What can we learn about collaboration from the success of the Finnish gaming ecosystem?