Квантовая оптика

Когда необходимо привлекать квантовую оптику для понимания поведения света? Почему именно радиоволны используются в коммуникациях? Профессор Гарвардского университета и лауреат Нобелевской премии 2005 года Рой Глаубер объясняет, как появился квантовый взгляд на природу света, в рамках проекта Serious Science, созданного командой ПостНауки.

Свет не ведет себя, как простая волна, он проявляет себя одновременно и как поток частиц и, что намного более важно и интересно, это не материальные частицы в привычном смысле — это что-то посередине между волнами и частицами, причем можно заметить разительно отличающееся поведение даже в одном виде эксперимента, если он спроектирован достаточно умно.

Люди, имеющие дело с радиоволнами, привыкли к когерентным сигналам: радио, телевидение, все типы коммуникаций посредством радиоволн. Во всех этих ситуациях кванты света ведут себя когерентно. Все они делают примерно одно и то же, а не просто ведут себя случайным образом. Когда кванты ведут себя случайным образом — это идеализированное представление того, что люди называют «шум». В мире присутствует огромное количество шума. Поэтому очень много внимания сегодня уделяется поддержанию когерентности.

Был известен мазер, который является устройством излучения когерентных микроволновых пучков. Чарлз Таунс добился успеха в применении этого принципа к видимому свету, который обладает достаточно короткой длиной волны. Он сделал это с глубоким пониманием взаимодействия квантов света с материей, но интересно то, что в части описания света его теория была классической теорией электромагнетизма. Он разработал теоретическую концепцию, в которой атомы взаимодействовали с этим классическим полем, и на этой основе смог разработать лазер.

Источник видео: http://serious-science.org/