Òptica quàntica: diferència entre les revisions

Contingut suprimit Contingut afegit
m Robot insereix {{Autoritat}}
Línia 1:
A [[física]] l''''òptica quàntica''' és un camp d'investigació que s'ocupa de l'aplicació de la mecànica quàntica a fenòmens que impliquen la llum i les seves interaccions amb la matèria.
 
La llum es compon de partícules anomenades [[fotons]] i per tant intrínsecament és "granulosa" (quantitzada); l'òptica quàntica és l'estudi de la natura i els efectes d'això. La primera indicació que la llum pot ser quantitzada va venir de [[Max Planck]] el [[1899]] quan modelà correctament la radiació del cos negre assumint que l'intercanvi d'energia entre la llum i la matèria solament ocorria en quantitats discretes que ell anomenà quants. Era desconeguda si la font d'aquestes quantitats discretes era la matèria o la llum. El [[1905]], [[Albert Einstein]] va publicar la teoria de l'[[efecte fotoelèctric]]. Semblava que l'única explicació possible per a l'efecte fotoelèctric era l'existència de partícules de llum anomenades fotons. Més endavant, [[Niels Bohr]] demostrà que els [[àtoms]] estaven també quantitzats en el sentit que només podien emetre quantitats discretes d'energia. La comprensió de la interacció entre la llum i la matèria que van seguir després d'aquests desenvolupaments no només van formar la base de l'òptica quàntica, sinó també foren importants per al desenvolupament de la [[mecànica quàntica]] com un tot. Tanmateix, els subcampssubdisciplines de la mecànica quàntica que s'ocupaven de la interacció de la matèria-llum foren considerats principalment més com una investigació sobre la matèria que sobre la llum i per tant es parlava més de la [[física atòmica]] i l'[[electrònica quàntica]] que no pas sobre l'òptica quàntica.
== Història de l'òptica quàntica ==
 
La llum es compon de partícules anomenades [[fotons]] i per tant intrínsecament és "granulosa" (quantitzada); l'òptica quàntica és l'estudi de la natura i els efectes d'això. La primera indicació que la llum pot ser quantitzada va venir de [[Max Planck]] el [[1899]] quan modelà correctament la radiació del cos negre assumint que l'intercanvi d'energia entre la llum i la matèria solament ocorria en quantitats discretes que ell anomenà quants. Era desconeguda si la font d'aquestes quantitats discretes era la matèria o la llum. El [[1905]], [[Albert Einstein]] va publicar la teoria de l'[[efecte fotoelèctric]]. Semblava que l'única explicació possible per a l'efecte fotoelèctric era l'existència de partícules de llum anomenades fotons. Més endavant, [[Niels Bohr]] demostrà que els [[àtoms]] estaven també quantitzats en el sentit que només podien emetre quantitats discretes d'energia. La comprensió de la interacció entre la llum i la matèria que van seguir després d'aquests desenvolupaments no només van formar la base de l'òptica quàntica, sinó també foren importants per al desenvolupament de la [[mecànica quàntica]] com un tot. Tanmateix, els subcamps de la mecànica quàntica que s'ocupaven de la interacció de la matèria-llum foren considerats principalment més com una investigació sobre la matèria que sobre la llum i per tant es parlava més de la [[física atòmica]] i l'[[electrònica quàntica]] que no pas sobre l'òptica quàntica.
 
Això canvià amb la invenció del [[màser]] el [[1953]] i del [[làser]] el [[1960]]. Amb la ciència del làser, és a dir, la investigació dels principis, disseny i l'ús d'aquests dispositius, l'òptica quàntica es convertí en un camp important, i la mecànica quàntica que fonamenta els principis del làser fou estudiada ara amb més èmfasi en les característiques de la llum, i així el nom d'òptica quàntica arribà a ser habitual.
 
Com que la ciència del làser necessitava bones fundacions teòriques, i també perquè la investigació aquí aviat provà ser molt fructuosa, l'interès en l'òptica quàntica s'elevà. Després del treball de [[Paul Adrien Maurice Dirac]] en la [[teoria quàntica de camps]], [[George Sudarshan]], [[Roy J. Glauber]] i [[Leonard Mandel]] varen aplicar als anys [[1950]] i [[1960]] la teoria quàntica al [[camp electromagnètic]], per guanyar una compensació més detallada de la fotodetecciófoto-detecció i les estadístiques de la llum (vegeu grau de coherència). Això va conduir a la introducció de l'estat coherent com a descripció quàntica de la llum làser i de la comprensió que alguns estats de la llum no es podien descriure amb ondes clàssiques. El [[1977]] Kimble i altres demostraren la primera font de llum que requeria una descripció quàntica: un sol [[àtom]] que emetia un [[fotó]] a la vegada. Aquesta fou la primera evidència conclouentconcloent que la llum estava composta de fotons. Aviat fou proposta a la llum compresa, un altre estat quàntica de la llum amb certs avantatges sobre qualsevol estat clàssic. Alhora, el desenvolupament de pulsospolsos de làser curts i ultracurts, creats per tècniques de ''Q-switching'' i ''modelocking'', obriren el camí per l'estudi de processos inimaginablement ràpids ("ultraràpids"). Aplicacions per a la investigació d'estat sòlid (exemple: [[espectroscòpia Raman]] foren trobats i foren estudiades les forces mecàniques de la llum sobre la matèria). L'última va conduir a la levitació i posicionament de núvols d'àtoms o encara de petites mostres biològiques en una trampa òptica mitjançant un raig làser. Aquesta, juntament amb el refredament Doppler fou la tecnologia crucial necessitada per atènyer el celebrat [[condensat de Bose-Einstein]].
 
Altres resultats notables són la demostració de l'[[entrellaçament quàntic]], la [[teleportació quàntica]] i recentment, el [[1995]], les portes lògiques quàntiques. Les últimes són de molt interés en teoria d'informació quàntica, un tema que en part va emergir de l'òptica quàntica, i en part de la [[ciència de la computació]] teòrica.
 
Avui dia els camps d'interès entre investigadors de l'òptica quàntica inclouen la conversió paramètrica descendent, l'oscil·lació paramètrica òptica, pulsos de llum encara més curts ([[attosegon]]), ús de l'òptica quàntica per a la informació quàntica, manipulació d'[[àtoms]] individuals, [[condensat de Bose-Einstein|condensats de Bose-Einstein]], les seves aplicacions, i com manipular-los (un subcamp freqüentment anomenat òptica atòmica), i molts més.
 
La investigació en l'òptica quàntica que apunta portar els fotons per a l'ús en la transmissió d'informació i la computació ara és freqüentment anomenada fotònica per accentuar la reivindicació que els fotons i la fotònica prendran el paper que els [[electrons]] i l'[[electrònica]] tenen avui dia.