¿Cuáles son algunas aplicaciones sorprendentes de las técnicas de la mecánica cuántica?

1. Fenómenos ondulatorios

Los diagramas de Feynman son una forma inteligente de organizar combinatoriamente el cálculo de términos de orden superior en el espacio recíproco y de frecuencia. Los ves mucho en electrodinámica cuántica y física de muchos cuerpos. La idea general es considerar cómo la interacción entre dos sistemas ‘desnudos’ cambia su movimiento ondulatorio original, lo que resulta en un intercambio de energía e impulso.

Por ejemplo, en semiconductores, puede escribir la autoenergía para los procesos de dispersión de un fonón, dos fonones, etc. para el electrón simplemente uniendo las líneas apropiadas de electrones / fonones y los vértices de interacción y luego las reglas le dicen qué correspondiente expresión integral debe ser. Tenga en cuenta que el electrón es un tipo de onda y también lo es el fonón (ondas reticulares). En efecto, está estudiando la interacción entre dos tipos de ondas como resultado de la interacción no lineal.

Si lo piensas bien, las ondas en el sistema no necesariamente tienen que ser las de electrones o fonones. Podrían ser ondas de superficie oceánica, ondas de plasma, ondas de presión, ondas elásticas, etc. Por lo tanto, los diagramas de Feynman se pueden encontrar en geofísica y otros campos con fenómenos de ondas (por ejemplo, acústica, plasma, fricción) donde hay procesos no lineales de orden superior ( interacción onda-onda) que puede tratarse perturbativamente .

Por ejemplo, vea Hasselmann, “Diagramas de Feynman y reglas de interacción de los procesos de dispersión de ondas”, Review of Geophysics 4, 1, (1966).

2. Finanzas cuánticas

En las finanzas cuantitativas, se utilizan mucho la ecuación de difusión / caminata aleatoria y diferentes variantes de la misma. En física, la ecuación de Schroedinger, que se asemeja a la ecuación de difusión, se ha estudiado hasta la muerte en mecánica cuántica y teoría de campos. Por lo tanto, existe un interés creciente por aplicar las técnicas probadas de la mecánica cuántica y la teoría de campo al análisis de la ecuación de Black-Scholes.

Este campo se conoce como finanzas cuánticas.

Tenga en cuenta que la relación entre la ecuación de difusión (o caminata aleatoria) y la ecuación de Schroedinger se ha estudiado ampliamente desde hace muchas décadas. Por ejemplo, vea la página de Wikipedia sobre la fórmula Feynman-Kac.

Marvin Weinstein y David Horn han desarrollado un algoritmo de agrupamiento para la minería de datos que se basa en la ecuación de Schrödinger. La idea esencial es tomar un conjunto de puntos de datos en un espacio euclidiano y construir una ‘función de onda’ como una superposición de gaussianos centrados en cada uno de los puntos de datos. El siguiente paso es interpretar esta función de onda como el estado fundamental de algún hamiltoniano e invertir la ecuación de Schrödinger para deducir el “término de energía potencial” del hamiltoniano. Esto puede producir un buen agrupamiento porque una función de onda del estado fundamental tenderá a “mancharse” alrededor de las regiones donde la energía potencial es anormalmente baja (un “valle”). Por lo tanto, invertir la ecuación de Schrödinger generalmente producirá una energía potencial que tiene valles más nítidos en los centros de los conglomerados de lo que el conjunto de datos tiene concentración en estas regiones.

Para obtener más información, consulte este documento:

Agrupación cuántica dinámica: un método para la exploración visual de estructuras en datos