¿Es el ruido térmico "aleatorio cuántico"?

Question

¿Es la aleatoriedad que puede extraerse del ruido térmico "tan aleatoria" (es decir, incluso teóricamente inaccesible a la medición según nuestros conocimientos de mecánica cuántica, y no sólo aleatoria a efectos prácticos) como la que procede de fenómenos cuánticos "verdaderos", como la desintegración radiactiva de los núcleos?

Debido al principio de incertidumbre, no podemos predecir tanto la posición como la velocidad de una partícula con precisión infinita, y por tanto no deberíamos poder predecir el ruido térmico, por lo que parecería que hay al menos algún nivel de mecánica cuántica implicado, pero ¿es la misma aleatoriedad que dicta la desintegración de núcleos, la tunelización y otros fenómenos cuánticos?

Entonces, ¿existe una verdadera distinción entre el ruido térmico y el "cuántico" a nivel teórico, o son básicamente lo mismo? En otras palabras, ¿el movimiento térmico de átomos y moléculas es fundamentalmente determinista o indeterminista?

Answer 1

En general, el ruido térmico es simplemente el ruido debido a un punto de vista macroscópico, que descuida las características microscópicas (clásicas y/o cuánticas) y sólo las describe estadísticamente.

El ruido térmico no es intrínsecamente cuántico, ya que también surge en la mecánica estadística de los sistemas clásicos. Sin embargo, la mecánica estadística clásica y la cuántica difieren a menudo en sus predicciones macroscópicas, lo que significa que parte del ruido térmico se debe a fenómenos cuánticos (es decir, no puede explicarse sobre una base clásica). Como en todas partes donde hay que distinguir entre contribuciones clásicas y cuánticas, la parte clásica es la predicha por la teoría clásica, mientras que la corrección cuántica (la ''parte verdaderamente cuántica'') es la diferencia entre el resultado clásico y el cuántico. El ruido térmico no es especial en este sentido.

Una de las formas típicas de ruido cuántico es el ruido de disparo. Véase http://en.wikipedia.org/wiki/Shot_noise

La introducción ''En otras palabras'' de tu última pregunta ''En otras palabras, ¿el movimiento térmico de átomos y moléculas es fundamentalmente determinista o indeterminista?'' es engañosa, ya que no estás reformulando lo que habías preguntado antes. La respuesta a la última pregunta es "indeterminista", según las principales interpretaciones de la mecánica cuántica. Pero esto no tiene nada que ver con el ruido térmico.

Answer 2

Una forma habitual de responder si algo es un efecto cuántico es ver qué pasaría si la constante de Planck fuera cero. En este ejemplo, fue el propio Planck quien lo hizo en 1900 cuando explicó la fórmula observada para la radiación del cuerpo negro. Sin cuantización de la radiación, la fórmula tendría una catástrofe ultravioleta. Así que sin el intercambio de fotones por radiación térmica, el comportamiento observado diferiría notablemente para nuestra experiencia actual, tal y como lo describen las explicaciones clásicas intentadas para la radiación del cuerpo negro.