Espectroscopia óptica cuántica
La espectroscopia óptica cuántica [1] [2] es una generalización óptica cuántica de la espectroscopia láser en la que la materia se excita y se sondea con una secuencia de pulsos láser .
Clásicamente, tales pulsos se definen por su forma espectral y temporal, así como por la fase y amplitud del campo electromagnético . Además de estas propiedades de la luz, los aspectos de amplitud de fase tienen fluctuaciones cuánticas intrínsecas que son de interés central en la óptica cuántica . En la espectroscopia láser ordinaria , [3] [4] [5] se utilizan solo los aspectos clásicos de los pulsos láser que se propagan a través de la materia, como átomos o semiconductores . En la espectroscopia óptica cuántica, se utilizan además las fluctuaciones ópticas cuánticasde luz para mejorar las capacidades espectroscópicas dando forma y/o detectando directamente las fluctuaciones cuánticas de luz. La espectroscopia óptica cuántica tiene aplicaciones para controlar y caracterizar la dinámica cuántica de estados de muchos cuerpos porque se puede acceder directamente a un gran conjunto de estados de muchos cuerpos , [6] [7] lo que no es posible en la espectroscopia clásica.
Un campo electromagnético genérico siempre se puede expresar en términos de una expansión de modo donde los componentes individuales forman un conjunto completo de modos. Dichos modos se pueden construir con diferentes métodos y pueden ser, por ejemplo, estados propios de energía, modos espaciales genéricos o modos temporales. Una vez elegidos estos modos de luz , su efecto sobre el campo electromagnético cuantificado puede describirse mediante operadores de creación y aniquilación de bosones y para fotones , respectivamente. [8] Las fluctuaciones cuánticas del campo de luz pueden definirse únicamente [9] por las correlaciones de fotones que contienen el puro -correlaciones de partículas tal como se definen con el enfoque de expansión de conglomerados . Utilizando el mismo formalismo de segunda cuantización para la materia que se está estudiando, las excitaciones electrónicas típicas en la materia pueden ser descritas por operadores de Fermion para excitaciones y huecos electrónicos, es decir, vacantes electrónicas que quedan en el estado fundamental de muchos cuerpos . [10] Las excitaciones electrón-hueco correspondientes pueden describirse mediante operadores que crean y aniquilan un par electrón-hueco, respectivamente.
![\Delta \langle \left[B^{{\daga}}\right]^{J}\,B^{K}\rangle](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ae5df8d7365e1dc47327312318152b278e6abaee)
En varios casos relevantes, la interacción luz-materia se puede describir utilizando la interacción dipolo [7]