Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
КВАНТОВАЯ КОГЕРЕНТНОСТЬ

КВАНТОВАЯ КОГЕРЕНТНОСТЬ

КВАНТОВАЯ КОГЕРЕНТНОСТЬ - в квантовой оптике - характеристика интерференции квантовых состояний поля излучения. <Динамич. системы в квантовой теории имеют более сложное описание, чем в классической. Напр., в классич. механике состояние одномерного гармонич. осциллятора полностью определяется амплитудой, частотой и нач. фазой колебаний. В квантовой механике гармонич. осциллятор - многоуровневая система, полное описание к-рой требует задания бесконечного числа параметров: амплитуд и фаз состояний, относящихся к каждому из уровней. Динамика этой системы определяется интерференцией всех состояний. <В квантовой теории поля устанавливается аналогия между монохроматич. волной и гармонич. осциллятором, вследствие чего монохроматич. волна, подобно квантовому осциллятору, описывается интерференцией состояний поля, чему нет аналога в классич. описании. Такая интерференция состояний определяет характер поля от близкого к классическому, монохроматическому (детерминированному) до нерегулярного, шумового, полностью сформированного квантовыми флуктуациями. Характеристикой степени детерминированности полей служит К. к. <Математически последовательную теорию К. к. излучения, т. н. формализм когерентных состояний, развил Р. Глаубер (R. Glauber, 1963), хотя нек-рые аспекты К. к. рассматривались ещё Э. Шрёдингером (Е. Schrodinger, 1927). Центр. объект теории К. к.- когерентное состояние|a>, определяемое как собственный вектор оператора уничтожения (см. Вторичное квантование):здесь a - собственное число, принимающее любые комплексные значения. Поля, находящиеся в когерентном состоянии, обладают рядом особенностей. Они имеют не нулевую напряжённость поэтому такие поля дают макс. контрастность в картинах интерференции. <Вероятность обнаружить в когерентном состоянии |a> п квантов даётся распределением Пуассона:

Неопределённость числа квантов в когерентном состоянии приводит к минимально возможному соотношению неопределённости для операторов координаты и импульса

Здесь - операторы рождения и уничтожения, w - частота. Когерентные состояния неортогональны:|<b|a>|² = ехр(-|b-a|²),но образуют полный набор состояний. <В теории К. к. важную роль играет описание полей матрицей плотности в диагональном представлении когерентных состояний, в т. н. Р(a) - представлении Глаубера:

где d²a=d (Rea)d (Ima) и след матрицы В этом представлении когерентное полев состоянии |a₀> описывается d - ф-цией в комплексной плоскости a: Р(a) = d²(a-a₀).Вообще говоря, ф-ция распределений вероятностей Р(a) для квантовых полей является вещественной ф-цией комплексного аргумента, но в огранич. области может быть отрицательной. В этом случае она относится к классу т. н. распределений квазивероятности и описывает широкий, но огранич. класс состояний поля. <В квантовой оптике различают полную и частичную степени т, когерентность. Частичная К. к. определяется тем макс. значением m, для к-рого выполняется условие факторизации нормально упорядоченного коррелятора:

Поля, находящиеся в полностью когерентных состояниях, наиб. близки по свойствам к классическим, в частности квантовые одномодовые - к соответствующим монохроматическим. Когерентные поля генерируются движущимися классически электрич. зарядами и лазерами (идеально стабилизованными). К. к. проявляется в тех квантовых системах, поведение к-рых близко к поведению соответствующей классич. системы и квантовые флуктуации в к-рой малы. Исследования К. к. связаны с вопросами формирования поля сверхизлучающими системами, лазерами и др. источниками излучения, близкого к полностью когерентному. Лит. см. при статьях Квантовая оптика, Когерентное состояние. С. Г. Пржибельский.