Kvantna optika je polje kvantna fizika koja se posebno bavi interakcijom fotona s materijom. Proučavanje pojedinih fotona presudno je za razumijevanje ponašanja elektromagnetskih valova u cjelini.
Da bismo precizno objasnili što to znači, riječ "kvant" odnosi se na najmanju količinu bilo kojeg fizičkog entiteta koji može komunicirati s drugim entitetom. Kvantna fizika se, dakle, bavi najmanjim česticama; ovo su nevjerojatno sitne subatomske čestice koje se ponašaju na jedinstven način.
Riječ "optika" u fizici odnosi se na proučavanje svjetlosti. Fotoni su najmanje čestice svjetlosti (iako je važno znati da se fotoni mogu ponašati i kao čestice i kao valovi).
Razvoj kvantne optike i fotonske teorije svjetlosti
Teorija da se svjetlost kretala u diskretnim snopovima (tj. Fotoni) predstavljena je u radu Maxa Plancka iz 1900. o ultraljubičastoj katastrofi u zračenje crnog tijela. Godine 1905. Einstein se u svojim objašnjenjima časopisa proširio na te principe fotoelektrični učinak definirati fotonsku teoriju svjetlosti.
Kvantna fizika razvijala se tijekom prve polovice dvadesetog stoljeća velikim dijelom kroz rad na našem razumijevanju kako fotoni i materija međusobno djeluju i međusobno se odnose. To se, međutim, promatralo kao proučavanje materije koja je uključivala više od uključenog svjetla.
1953. razvijen je maser (koji je emitirao koherentne mikrovalne), a 1960 laser (koja je emitirala koherentnu svjetlost). Kako je svojstvo svjetlosti uključeno u ove uređaje postalo važnije, kvantna optika počela se koristiti kao pojam za ovo specijalizirano područje proučavanja.
nalazi
Kvantna optika (i kvantna fizika u cjelini) gleda na elektromagnetsko zračenje kao na putovanje u obliku vala i čestica istovremeno. Ta pojava se naziva dualnost valnih čestica.
Najčešće objašnjenje kako to djeluje jest da se fotoni kreću u toku čestica, ali cjelokupno ponašanje tih čestica određeno je kvantna valna funkcija što određuje vjerojatnost da se čestice nalaze u određenom mjestu u određenom vremenu.
Uzimajući nalaze iz kvantne elektrodinamike (QED), također je moguće interpretirati kvantnu optiku u obliku stvaranja i uništenja fotona, što su opisali operateri polja. Ovaj pristup omogućava upotrebu određenih statističkih pristupa koji su korisni za analizu ponašanja svjetlosti, iako je predstavlja ono što se fizički događa stvar je neke rasprave (iako ga većina ljudi smatra matematičkim korisnim) model).
Prijave
Laseri (i maser) najočitija su primjena kvantne optike. Svjetlost koju emitiraju ovi uređaji je u koherentnom stanju, što znači da svjetlost jako nalikuje klasičnom sinusoidnom valu. U ovom koherentnom stanju, kvantna mehanička valna funkcija (a time i kvantna mehanička nesigurnost) raspodijeljena je jednako. Svjetlost koja se emitira iz lasera je, dakle, vrlo uređena i uglavnom ograničena na u biti isto energetsko stanje (a samim tim na istu frekvenciju i valnu dužinu).