La óptica cuántica se originó en un intento hacia una cuantización semiclásica del campo electromagnético (luz). Nos ha ayudado a comprender varios fenómenos cuánticos, desde el modelado correcto de la radiación del cuerpo negro hasta la realización experimental de la condensación de Bose-Einstein.
La óptica cuántica moderna utiliza ideas de la segunda cuantificación y la teoría del campo cuántico (ambas ideas se reducen esencialmente a tratar el campo electromagnético como un grupo de osciladores armónicos cuánticos).
Debes haber visto un láser, ¿verdad? (¡Quién no!)
Si desea el ejemplo más simple de un estado cuántico coherente, entonces diría que es el estado cuántico del láser (aunque en un sentido idealizado).
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Si se trata de cuantificar el campo electromagnético en el segundo lenguaje de cuantificación habitual, entonces los ‘ operadores de creación / aniquilación ‘ no producen el límite clásico correcto a medida que aumentamos el número de fotones. Las [matemáticas] \ langle n | \ hat {E} | n \ rangle = 0 [/ math] sin importar qué [math] n [/ math] elijamos. Como resultado, se sugirió que se usara un esquema diferente, uno que produzca el límite clásico correcto (ya que la mecánica cuántica debería reducirse a mecánica clásica como [math] \ hbar \ a 0 [/ math] o [math] n \ to \ inf [/ matemáticas]). Aquí es donde entran en escena los estados coherentes.
Los estados coherentes son estados propios del operador de aniquilación y estados de incertidumbre mínima (en el sentido de que saturan el principio de incertidumbre de Heisenberg (el mayor que igual a [math] \ frac {\ hbar} {2} [/ math] alcanza un igual para estos estados)).
Los estados coherentes son importantes en la óptica cuántica porque:
(i) el valor esperado del campo eléctrico tiene la forma de la expresión clásica,
(ii) las fluctuaciones en las variables del campo eléctrico son las mismas que para un vacío,
(iii) las fluctuaciones en la incertidumbre fraccional para el número de fotones disminuyen con el aumento del número promedio de fotones, y
(iv) los estados se localizan bien en fase con un número promedio de fotones en aumento.
Un interés más matemático en los estados coherentes proviene de su incompletitud como base. Como resultado, la integral de ruta de estado coherente se usa con bastante frecuencia en la teoría de campo y la teoría cuántica de muchos cuerpos.
Nota : La palabra ‘coherente’ aquí tiene muy poco que ver con la coherencia en las ondas.
¡Paz!