INTRODUCCION A LA OPTICA CUANTICA

INTRODUCCION A LA OPTICA CUANTICA
Clave: 66723
Carácter: Optativa
Tipo: Teórica
Horas
Teoría: 6
Práctica: 0
Créditos: 12
Horas por semana
6
Objetivo general:
Proporcionar al alumno los conocimientos fundamentales de la óptica cuántica, brindando una
visión amplia de los aspectos más relevante de esta materia en el contexto de la investigación
actual.
Objetivos específicos:
El principal objetivo del curso es conocer las propiedades cuánticas de la luz y el tratamiento de
su interacción con átomos. Para ello introducimos las bases y las representaciones más
utilizadas para la descripción del campo electromagnético; las funciones de correlación de
campo que definen la coherencia óptica: y los modelos más simples que exhiben efectos de
correlación cuántica.
Contenido Temático
Unidad I.
Campo electromagnético clásico
1.1
Ecuaciones de Maxwell en el vacío y en medios continuos.
1.2
Campo electromagnético: Potenciales vectorial y escalar.
1.3
Ondas y paquetes de ondas.
1.4
Polarización, reflexión, refracción, absorción.
1.5
Dipolo oscilante lineal y no-lineal.
Unidad II.
Propiedades mecánicas de la luz
2.1
Energía.
2.2
Momento lineal.
2.3
Momento angular.
2.4
Interacción con un átomo hidrogenoide.
Unidad III.
Cuantización del campo electromagnético
3.1
Cuantización en norma de Coulomb.
3.2
Propiedades mecánicas cuantizadas.
3.3
Algebra de los operadores de campo.
3.4
Estados de número (estados de Fock) y sus propiedades mecánicas.
3.5
Nociones sobre operadores de fase.
3.6
Efectos del campo de vacío: Efecto Casimir, efecto Lamb, divisor de haz.
Unidad IV.
Estados del campo cuantizado: estados de Fock, coherentes, comprimidos,
coherentes comprimidos
4.1
Operadores que los definen: Desplazamiento, compresión.
4.2
Función de distribución de probabilidades.
4.3
Representación en espacio de coordenadas.
4.4
Media, varianza.
4.5
Desigualdad de incertidumbre en cuadraturas.
4.6
Señal, ruido, tasa señal a ruido (SNR).
Unidad V.
Detección del campo electromagnético
5.1
Tubo foto-multiplicador.
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5.2
5.3
5.4
5.5
Efecto foto-eléctrico interno y exter
Probabilidad diferencial de foto-detección semi-clásica.
Probabilidad diferencial de foto-detección cuántica.
Detección homodina y heterodina.
Unidad VI.
Interacción de radiación con un átomo
6.1
Sistema de dos niveles.
6.2
Modelo de acoplamiento mínimo.
6.3
Interacción semi-clásica, oscilaciones de Rabi.
6.4
Interacción cuantizada, modelo de Jaynes-Cummings.
6.5
Interacción del sistema campo-átomo con un baño térmico, ecuaciones maestras.
Unidad VII. Funciones de cuasi-probabilidad
7.1
Función de Wigner.
7.2
Función Q de Hussimi.
7.3
Función P de Glauber-Sudarshan.
Unidad VIII. Procesos cuánticos en óptica no-lineal
8.1
Amplificador paramétrico degenerado, generación de segundo armónico.
8.2
Amplificador paramétrico no-degenerado, conversión paramétrica descendente.
8.3
Modelo de Hamiltoniano para efecto Kerr.
Unidad IX.
Decoherencia y Ecuaciones Maestras
9.1
Descripción cuántica de sistemas abiertos y decoherencia.
9.2
Ecuación maestra de Born-Markov.
9.3
Ecuación maestra en la forma de Lindblad.
9.4
Dinámica no-Markoviana.
Bibliografía Básica:
- Leonard Mandel and Emil Wolf, Optical Coherence and Quantum Optics, Cambridge University
Press.
- Rodney Loudon, The Quantum Theory of Light, Oxford Science Publications.
- William H. Louisell, Quantum Statistical Properties of Radiation,John Wiley & Sons.
- Stephen M. Barnett and Paul M. Radmore, Methods in Theoretical Quantum Optics, Clarendon
Press.
- L. Allen and J. H. Eberly, Optical Resonance and Two-Level Atoms, Dover.
- Marlan Scully and Suhail Zubary, Quantum Optics, Cambridge University Press.
- Pierre Meystre and Murray Sargent, Elements of Quantum Optics, Springer.
- Wolfgang Schleich, Quantum Optics in Phase Space, Wiley.
- Maximilian Schlosshauer, Decoherence, Springer.
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