Kvanttihiukkanen jättää ympäristöönsä muistijäljen (Väitös FM Pinja Haikka, 14.6.2013)
06.06.2013
FM Pinja Haikka tutki teoreettisen fysiikan väitöstutkimuksessaan muistin käsitettä kvanttifysiikassa. Tavoitteena oli muisti-ilmiön systemaattinen tarkastelu ja karakterisointi yksinkertaisia fysikaalisia malleja käyttäen.
Turun yliopiston väitöstiedote 6.6.2013
Ihmisten käytöstä ohjaa vahvasti se, mitä he ovat aiemmin tehneet. On lähes mahdotonta kuvitella toimintaa, johon menneisyys ei vaikuttaisi jollain tavalla. Fysikaaliset systeemit ovat ihmisiä hajamielisempiä. Kun pallo heitetään ilmaan, sen rata määrittyy sen mukaan, missä kulmassa ja millä voimalla se viskataan. Käyttäytymiseen ei vaikuta se, oliko pallo ennen heittoa varastossa vai jalkapallokentällä.
Pinja Haikan väitöskirjatutkimuksessa tutkitaan muistin käsitettä kvanttifysiikassa. Kvanttifysiikka kuvaa aineen ja valon pienimpien osasten, atomien ja fotonien käyttäytymistä.
Kvanttihiukkaset rikkovat arkielämän lainalaisuudet
Atomitasolla fysiikan lainalaisuudet poikkeavat radikaalisti niistä säännöistä, jotka määräävät arkielämän fysiikkaa. Kvanttihiukkaset voivat olla monessa paikassa samanaikaisesti ja kulkea seinien läpi.
– Erityisen kiinnostava ilmiö on niin sanottu kvanttilomittuminen, joka kuvaa erityisen vahvaa kietoutumista kvanttihiukkasten välillä. Lomittuneet hiukkaset vaikuttavat toistensa käytökseen tavalla, joka arkilogiikan valossa tuntuu lähes yliluonnollisesta, Pinja Haikka kertoo.
Muistijälki vaikuttaa kvanttihiukkasen käyttäytymiseen
Kvanttihiukkset lomittuvat väistämättä ympäristönsä kanssa.
– Tämä vahva vuorovaikutus johtaa siihen, että hiukkanen jättää ympäristöönsä muistijäljen, joka puolestaan vaikuttaa sen tulevaan käytökseen. Yksi väitöstutkimuksen tärkeimmistä tavoitteista oli tämän muisti-ilmiön systemaattinen tutkimus ja karakterisointi yksinkertaisia fysikaalisia malleja käyttäen, Haikka sanoo.
Tyypillisesti vuorovaikutus ympäristön kanssa heikentää hiukkasen kvanttiominaisuuksia. Mitä pidempään hiukkanen vuorovaikuttaa ympäristön kanssa, sitä enemmän se alkaa muistuttaa arkista biljardipalloa.
– Kvanttiominaisuudet voivat kuitenkin olla erittäin arvokkaita muun muassa kvanttilaskennassa. Siksi on tärkeä ymmärtää, milloin ympäristön muisti voi hidastaa siirtymää kvanttimaailmasta arkimaailmaan.
***
Perjantaina 14. kesäkuuta 2013 kello 12 esitetään Turun yliopistossa (Quantumin auditorio, Vesilinnantie 5) julkisesti tarkastettavaksi filosofian maisteri Pinja Maria Emilia Haikan väitöskirja ”Non-Markovian dynamics and quantum information probes”. Virallisena vastaväittäjänä toimii professori Susana Huelga Ulmin yliopistosta Saksasta ja kustoksena professori Petriina Paturi.
FM Pinja Haikka on syntynyt vuonna 1985 Helsingissä ja kirjoittanut ylioppilaaksi 2004 Helsingin Suomalaisesta Yhteiskoulusta. Hän on valmistunut filosofian maisteriksi 2009 Turun yliopistosta, jossa hän parhaillaan toimii tohtorikoulutettavana. Väitös kuuluu teoreettisen fysiikan alaan.
Väittelijän yhteystiedot toimittajia varten: puhelin 045 882 7232, s-posti pmehai[at]utu.fi
Väittelijän kuva: http://www3.utu.fi/vaittelijat/pinja-haikka.jpg
Väitöskirjan myynti: Turun yliopiston verkkokauppa UTUshop, https://utushop.utu.fi/c/2-annales-universitatis-turkuensis/
Väitöskirja on julkaistu myös Turun yliopiston sähköisessä julkaisuarkistossa: https://www.doria.fi/handle/10024/90677