A kvantumoptika egy területe kvantumfizika amely kifejezetten a fotonok az anyaggal. Az egyes fotonok vizsgálata elengedhetetlen az elektromágneses hullámok viselkedésének megértéséhez.
Annak pontosítása érdekében, hogy ez mit jelent pontosan, a „kvantum” szó bármely fizikai entitás legkisebb mennyiségére utal, amely kölcsönhatásba léphet egy másik entitással. A kvantumfizika tehát a legkisebb részecskékkel foglalkozik; hihetetlenül apró szubatomos részecskék, amelyek egyedi módon viselkednek.
Az optika szó a fizikában a fény tanulmányozására utal. A fotonok a fény legkisebb részecskéi (bár fontos tudni, hogy a fotonok részecskékként és hullámként is viselkedhetnek).
Kvantumoptika és a fény fotonelmélete fejlesztése
Az az elmélet, hogy a fény diszkrét kötegekben (azaz fotonokban) mozog, Max Planck 1900-as tanulmányában ismerteti az ultraibolya katasztrófát fekete test sugárzása. 1905 - ben Einstein kibővítette ezeket az alapelveket a fotoelektromos hatás a fény fotonelméletének meghatározására.
A kvantumfizika a huszadik század első felében alakult ki, nagyrészt a fotonok és az anyag kölcsönhatásának és összekapcsolódásának megértésével kapcsolatos munkánk során. Ezt azonban úgy tekintették, mint az ügy tanulmányozására, nem pedig az érdeklődésre.
1953 - ban kifejlesztették a gépet (amely koherens mikrohullámokat bocsátott ki), 1960 - ban pedig a lézer (amely koherens fényt bocsát ki). Ahogy az ezekben az eszközökben lévő fény tulajdonságai egyre fontosabbá váltak, a kvantumoptikát kezdték használni kifejezésként ezen a speciális tanulmányi területen.
megállapítások
A kvantumoptika (és a kvantumfizika egészében) úgy látja, hogy az elektromágneses sugárzás hullám és részecske formájában egyidejűleg halad. Ezt a jelenséget hívják hullám-részecske kettősség.
Ennek működésének leggyakoribb magyarázata az, hogy a fotonok egy részecskeáramban mozognak, de ezen részecskék általános viselkedését egy kvantumhullám függvény amely meghatározza annak a valószínűségét, hogy a részecskék egy adott helyen vannak egy adott időben.
Figyelembe véve a kvantum-elektrodinamika (QED) eredményeit, lehetséges a kvantumoptika értelmezése fotonok létrehozásának és megsemmisítésének formájában is, amelyet a terepi operátorok ismertetnek. Ez a megközelítés lehetővé teszi bizonyos statisztikai megközelítések alkalmazását, amelyek hasznosak a fény viselkedésének elemzésében, bár az is a fizikailag zajló események ábrázolása némi vita kérdése (bár a legtöbb ember ezt csak hasznos matematikai elemzésnek tekinti) modell).
Alkalmazások
A lézer (és a lézer) a kvantumoptika legszembetűnőbb alkalmazása. Az ezen eszközök által kibocsátott fény koherens állapotban van, vagyis a fény szorosan hasonlít egy klasszikus szinuszos hullámra. Ebben a koherens állapotban a kvantummechanikai hullámfüggvény (és így a kvantummechanikai bizonytalanság) egyenlően oszlik el. A lézer által kibocsátott fény tehát rendkívül rendben van, és általában lényegében azonos energiaállapotra korlátozódik (és így azonos frekvencia és hullámhossz).