Ruido cuántico 1 / f - Quantum 1/f noise

El ruido cuántico 1 / f es una parte intrínseca y fundamental de la mecánica cuántica . Los pilotos de combate, fotógrafos y científicos aprecian la mayor calidad de imágenes y señales que resultan de la consideración del ruido cuántico 1 / f. Los ingenieros han luchado contra el ruido 1 / f no deseado desde 1925, dándole nombres poéticos (como ruido de parpadeo, funkelrauschen, bruit de centelleo, etc.) debido a su naturaleza misteriosa. La teoría del ruido cuántico 1 / f se desarrolló unos 50 años después, describiendo la naturaleza del ruido 1 / f, lo que permite explicarlo y calcularlo a través de sencillas fórmulas de ingeniería. Permite la optimización silenciosa de materiales, dispositivos y sistemas de la mayoría de las aplicaciones de alta tecnología de la industria y la ciencia modernas. La teoría incluye los efectos cuánticos convencionales y coherentes 1 / f (Q1 / fE). Ambos efectos se combinan en una fórmula de ingeniería general y están presentes en el ruido Q1 / f, que es en sí mismo la mayor parte del ruido fundamental 1 / f. Este último se define como el resultado de la presencia simultánea de no linealidad y cierto tipo de homogeneidad en un sistema, y ​​puede ser cuántico o clásico.

El Q1 / fE convencional representa fluctuaciones 1 / f causadas por bremsstrahlung , decoherencia e interferencia en la dispersión de partículas cargadas entre sí, en tunelización o en cualquier otro proceso en la física del estado sólido y en general.

Otros conjuntos de datos de ruido

También se ha afirmado recientemente que se ha observado ruido 1 / f en funciones de autoconstrucción de orden superior, así como en sistemas complejos, tanto biológicos, químicos y físicos.

La teoría

Peter Handel, físico teórico de la Universidad de Missouri-St., Realizó la derivación básica de la cuántica 1 / f . Louis , y publicado en Physical Review A , en agosto de 1980.

Varios autores han publicado varios cientos de artículos sobre la teoría cuántica de Handel sobre el ruido 1 / f, que es un nuevo aspecto de la mecánica cuántica. Verificaron, aplicaron y desarrollaron aún más las fórmulas de ruido cuántico 1 / f. Aldert van der Ziel , el nestor del campo de ruido electrónico, lo verificó y aplicó en muchos dispositivos y sistemas, junto con decenas de sus estudiantes de doctorado. Se describe en el último de sus 12 libros: "Ruido en dispositivos y circuitos electrónicos" publicado por Wiley en 1986. También actualizó y generalizó muchas verificaciones, aplicaciones prácticas, etc., en su autorizada revisión de 1988 "Descripción unificada de 1 / f Ruido "en las Actas de IEEE .

Negaciones de la teoría

En 1986 y 1987, dos grupos independientes de teóricos del campo, Grupo-1: Theo Nieuwenhuizen, Daan Frenkel y Nico G. van Kampen ; Grupo 2: Laszlo B. Kish y Peter Heszler ; concluyó que la teoría de Handel que explica el efecto cuántico 1 / f era incorrecta tanto por razones físicas como matemáticas. Poco después, Michael Weissman incluyó un conjunto independiente de argumentos que mostraban que la explicación del "ruido cuántico 1 / f" del ruido electrónico 1 / f era incorrecta en un artículo de revisión estándar sobre el ruido 1 / f. Nieuwenhuizen, et al., Afirman en la conclusión de su artículo, "Como parece que falta la base teórica para la teoría cuántica de ruido 1 / f de Handel, debemos concluir que la concordancia con los experimentos es fortuita" y, de esta manera, indican que algunos de los resultados experimentales publicados son sospechosos. Aunque ha habido intentos de responder a algunas de las objeciones a la teoría de Handel, la mayoría de los científicos que están familiarizados con su teoría consideran que el ruido cuántico 1 / f es un efecto inexistente. La dificultad es que aquí un juicio basado en la ciencia fundamental requiere el conocimiento de la electrodinámica cuántica, sin embargo, la mayoría de los científicos del ruido son físicos o ingenieros del estado sólido. El índice de citas científicas muestra más de 20 mil artículos al año con palabras clave de "ruido" y / o "fluctuación". La opinión de los expertos relevantes en el campo del ruido antes mencionados es que, hasta que la tasa de publicación sobre el inexistente efecto de ruido cuántico 1 / f se mantenga alrededor de 1 artículo / año, es más económico referirse a las antiguas negaciones que redactar nuevas negativas.

Ver también

Referencias

Otras lecturas

Para obtener más información sobre el ruido Quantum 1 / f, consulte:

Para el efecto cuántico coherente 1 / f, consulte:

  • Handel, Peter H. (1 de marzo de 1996). "Efecto 1 / f cuántico coherente y convencional". Physica Status Solidi B . Wiley. 194 (1): 393–409. doi : 10.1002 / pssb.2221940133 . ISSN   0370-1972 .
  • PH Handel: "Derivación del efecto cuántico 1 / f en dispositivos", IEEE Trans. en Electr. Devices (1994), enviado para publicación.
  • Handel, PH; Tournier, A .; Henning, B. (2005). "Efecto cuántico 1 / f en sensores piezoeléctricos y MEMS bioquímicos resonantes". Transacciones IEEE sobre Ultrasonidos, Ferroeléctricos y Control de Frecuencia . Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE). 52 (9): 1461–1467. doi : 10.1109 / tuffc.2005.1516017 . ISSN   0885-3010 .