양자광학

3. 개념

양자역학에 따르면 빛은 전자기파일 뿐만 아니라 진공에서 빛의 속도인 ''c''로 이동하는 광자라고 하는 입자의 흐름으로 간주될 수 있다. 이러한 입자는 고전적인 당구공으로 간주되어서는 안 되며, 유한한 영역에 퍼져 있는 파동 함수로 설명되는 양자역학적 입자로 간주해야 한다.

각 입자는 ''hf''와 같은 하나의 에너지 양자를 전달하며, 여기서 ''h''는 플랑크 상수이고 ''f''는 빛의 주파수이다. 단일 광자가 소유한 에너지는 광자를 방출한 원자(또는 다른 시스템)의 이산 에너지 준위 간의 전이에 정확히 해당한다. 광자의 물질 흡수는 그 반대 과정이다. 자발 방출에 대한 아인슈타인의 설명은 또한 유도 방출의 존재를 예측했으며, 이는 레이저의 기초가 되는 원리이다. 그러나 수년 후 메이저(및 레이저)의 실제 발명은 개체수 반전을 생성하는 방법에 의존했다.

통계 역학의 사용은 양자 광학의 개념에 기본적인 것이다. 빛은 광자의 생성 및 소멸을 위한 장 연산자, 즉 양자 전기역학의 언어로 설명된다.

자주 접하는 빛장의 상태는 1960년에 E.C. 조지 수다르샨에 의해 소개된 코히어런트 상태이다. 이 상태는 레이저 임계값보다 훨씬 높은 단일 주파수 레이저의 출력을 근사적으로 설명하는 데 사용할 수 있으며, 푸아송 분포 광자 수 통계를 나타낸다. 특정 비선형 광학적 상호 작용을 통해 코히어런트 상태는 압착 연산자를 적용하여 초 푸아송 또는 푸아송 미만 광자 통계를 나타낼 수 있는 압착 코히어런트 상태로 변환될 수 있다. 이러한 빛을 압착광이라고 한다. 다른 중요한 양자 측면은 다른 빔 간의 광자 통계의 상관 관계와 관련이 있다. 예를 들어, 자발적 매개 변수 하향 변환은 소위 '쌍둥이 빔'을 생성할 수 있으며, 여기서 (이상적으로) 한 빔의 각 광자는 다른 빔의 광자와 연관된다.

원자는 아인슈타인의 이론에 따라 빛의 흡수 또는 방출에 의해 구동되는 에너지 고유 상태 간의 전이를 통해 이산 공간의 에너지 스펙트럼을 가진 양자 역학적 발진기로 간주된다.

고체 물질의 경우 고체 물리학의 에너지 띠 모델을 사용한다. 이는 실험에서 일반적으로 사용되는 고체 장치에 의해 빛이 어떻게 감지되는지 이해하는 데 중요하다.

4. 양자전자공학

양자전자공학에서 전자의 양자 호핑 유도 수송은 탄도 및 확산 수송보다 더 중요해진다. 벨 연구소의 대니얼 로드(Daniel Rode)의 로드 모델과 MIT의 슈양탕과 밀드레드 드레셀하우스의 탕-드레셀하우스 이론에 따르면, 양자 수송의 메커니즘은 전자당 운반되는 엔트로피의 최대값을 관찰함으로써 열전력 측정을 통해 여전히 감지할 수 있다.^[7]

5. 노벨 물리학상

• 2012년: 세르주 아로슈, 데이비드 와인랜드 "개별 양자계에 대한 계측 및 제어를 가능하게 하는 획기적인 실험적 기법에 대한 업적"^[9]
• 2005년: 테오도르 헨슈, 존 홀, 로이 글라우버^[10]
• 2001년: 볼프강 케테르레, 에릭 코넬, 칼 와이먼^[11]
• 1997년: 스티븐 추, 클로드 코헨-타누지, 윌리엄 대니얼 필립스^[12]

참조

_[1] 서적 Quantum computation and quantum information Cambridge University Press 2010
_[2] 뉴스 The Nobel Prize in Physics 2022 https://www.nobelpri[...] Nobel Foundation 2023-06-09
_[3] 뉴스 The Nobel Prize in Physics 2012 https://www.nobelpri[...] Nobel Foundation 2012-10-09
_[4] 웹사이트 The Nobel Prize in Physics 2005 https://www.nobelpri[...] Nobelprize.org 2015-10-14
_[5] 웹사이트 The Nobel Prize in Physics 2001 https://www.nobelpri[...] Nobelprize.org 2015-10-14
_[6] 웹사이트 The Nobel Prize in Physics 1997 https://www.nobelpri[...] Nobelprize.org 2015-10-14
_[7] 서적 Quantenelektronik Deutscher Verlag der Wissenschaften
_[8] 서적 Quantum computation and quantum information Cambridge University Press 2010
_[9] 뉴스 The Nobel Prize in Physics 2012 https://www.nobelpri[...] Nobel Foundation 2012-10-09
_[10] 웹사이트 The Nobel Prize in Physics 2005 https://www.nobelpri[...] Nobelprize.org 2015-10-14
_[11] 웹사이트 The Nobel Prize in Physics 2001 https://www.nobelpri[...] Nobelprize.org 2015-10-14
_[12] 웹사이트 The Nobel Prize in Physics 1997 https://www.nobelpri[...] Nobelprize.org 2015-10-14