Кафедра компьютерной физики ВНУ им. В. Даля

Квантовой оптикой называют раздел оптики, занимающийся изучением явлений, в которых проявляются квантовые свойства света. К таким явлениям относятся: тепловое излучение, фотоэффект, эффект Комптона, эффект Рамана, фотохимические процессы, вынужденное излучение (и, соответственно, физика лазеров).

Квантовая оптика является более общей теорией, чем классическая оптика. Основная проблема, затрагиваемая квантовой оптикой — описание взаимодействия света с веществом с учётом квантовой природы объектов, а также описания распространения света в специфических условиях. Для того чтобы точно решить эти задачи требуется описывать и вещество (среду распространения, включая вакуум) и свет исключительно с квантовых позиций, однако часто прибегают к упрощениям: одну из компонент системы (свет или вещество) описывают как классический объект. Например часто при расчётах связанных с лазерными средами квантуют только состояние активной среды, а резонатор считают классическим, однако если длина резонатора будет порядка длины волны, то его уже нельзя считать классическим, и поведение атома в возбуждённом состоянии помещённого в такой резонатор будет гораздо более сложным.

Анализируются одно - и многофотонные процессы взаимодействия света с веществом на уровне элементарных актов, состояния квантованного поля излучения, вопросы оптической когерентности. Это правило Стокса получает свое естественое обоснование в квантовой оптике.

Перспективы создания оптических квантовых компьютеров вызвали интерес к квантовой оптике, имеющей дело с очень слабыми световыми пучками, детектирование которых осуществляется в режиме счета одиночных фотонов. Экспериментальная схема наблюдения оптического эффекта Штер. Более того, на эту область были распространены многие концепции квантовой оптики, что и привело к названию нейтронная квантовая оптика. На кафедре приведен ряд задач на применение простейших соотношений волновой и квантовой оптики. При решении задач следует обратить внимание на то, как изменяются при переходе из одной среды в другую длина волны и скорость, характеризующие световую волну.

Обсуждение квантовых представлений очень полезно, поскольку квантовая оптика органически связана с квантовой физикой. Более того, обсуждая когерентные свойства света, видно, что квантовая оптика, строго говоря, не ограничивается фотонными представлениями, что квантовое описание излучения использует наряду с фотонными и другие состояния поля. Все эти вопросы активно разрабатываются в современной научной литературе, посвященной квантовой оптике.

Основной акцент делается на фазовом пространстве как исходном базисе квантовой оптики. В этой связи было бы вполне занятным напомнить, что именно квантование объема фазового пространства привело Планка к правильной формуле излучения. Многие из этих идей, связанных с фазовым пространством, остаются чрезвычайно полезными для понимания многих явлений квантовой оптики. В частности, квазиклассическая формулировка квантовой механики в духе Вентцеля-Крамерса - Бриллюэна ( ВКБ), на которую иногда ссылаются как на асимптотологию, служит руководящим принципом. В этом смысле квазиклассика не исключает квантовую природу света. Напротив, предполагая наличие макроскопического возбуждения поля, в этом формализме полностью учитывается интерференционные квантовые свойства.

Яндекс.Метрика