Descripción del curso
Desde una punto de vista teórico-experimental este curso busca proveer al estudiante de una perspectiva sobre la frontera de la óptica clásica y cuántica. Tendremos especial cuidado en abordar temas clave y que no son comúnmente incluidos en los en la currícula obligatoria en la carrera de Física. Cruzaremos cinco veces la frontera entre la óptica clásica y la cuántica. Tendremos un breve recordatorio del formalismo correspondiente a las ondas clásicas con un enfoque adecuado a la teoría de la medición fotónica contemporánea. Veremos también su homólogo cuántico. Describiremos en detalle los tipos de detectores disponibles en la tecnología contemporánea para luz clásica y luz cuántica. Una vez establecidas las teorías y las bases de la detección de la luz mostraremos la diferencia fundamental entre sus estadísticas. Posteriormente abordaremos los conceptos de coherencia de primer y segundo orden que son una referencia gruesa para diferenciar entre luz con naturaleza clásica y cuántica para como introducción al entrelazamiento cuántico. Finalmente estudiaremos en detalle algunos de los experimentos que han resultado un bastión para el desarrollo de la ciencia cuántica contemporánea.
Antecedentes básicos requeridos: Óptica Clásica y Mecánica Cuántica
Horario: martes y jueves 12:00 -13:00 pm (modificado por la jornada nacional de la sana distancia)
Lugar: sesiones remotas en Meet.
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18-03-2020 Dado el estado de alerta por el COVID-19 empezamos clases a distancia con el mismo horario: martes y jueves 12:00-13:00 pm.
31-03-2020 Ya está disponible la tarea 2.
09-04-2020 Entrega de tarea 2 durante el día y lectura de: Lamb, W. E. (1995). Anti-photon. Applied Physics B: Lasers and Optics, 60(2), 77–84. (http://doi.org/10.1007/BF01135846) para la siguiente clase.
18-05-2020 Ya está disponible la tarea 3.
18-06-2020 Ya está disponible la tarea 4.
02-07-2020 Están listas las calificaciones finales:
no. cuenta / calificación final
417100784 / 09
416058486 / NP
307576259 / NP
311255089 / 10
movilidad
Percy Guerra 10
Temario
1. Campos ópticos clásicos
1.1. Repaso de Maxwell
1.2. Soluciones exactas a la ecuación de onda electromagnética
1.3. La Ecuación de Onda Paraxial: haces propagantes
1.4. Amplitudes de cuadratura
1.5 Fuerza, energía, intensidad y potencia
2. Propiedades estadísticas de la luz clásica
2.1. El origen atómico de la luz
2.1.1. Ensanchamiento por colisiones
2.1.2. Ensanchamiento Doppler
2.1.3. Una fuente de luz caótica
2.2. Coherencia
Tareas
Bibliografía en orden de aparición
- Hans-A. Bachor y Timothy C. Ralph, A Guide to Experiments in Quantum Optics; WILEY-VCH VERLAG GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2004, segunda revisión aumentada
- Guenther, Robert D., Modern optics, New York, J. Wiley, 1990
- Rodney Loudon, The Quantum Theory of Light , Oxford Science Publications, 2nd and 3rd Edition
- Ian R. Kenyon, Light Fantastic : a Modern Introduction to Classical and Quantum Optics, Oxford Press 2008
- Mandel, L., & Wolf, E. (1995). Optical Coherence and Quantum Optics. Cambridge: Cambridge University Press doi:10.1017/CBO9781139644105
- Joseph W. Goodman, Statistical Optics, Wiley Series in Pure and Applied Optics, Second Edition
- David J. Griffiths, Introduction to Electrodynamics, Third Edition, 2008, PEARSON
- Art Friedman and Leonard Susskind, Quantum Mechanics: The Theoretical Minimum, 2014, Penguin UK
Artículos relevantes en orden de aparición
- Pan, J.-W., Chen, Z.-B., Lu, C.-Y., Weinfurter, H., Zeilinger, A., & Żukowski, M. (2012). Multiphoton entanglement and interferometry. Reviews of Modern Physics, 84(2), 777–838. http://doi.org/10.1103/RevModPhys.84.777
- Measurement of the Diameter of Alpha-Orionis by the Interferometer. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 7(5), 143.
- Brown, R. H., & Twiss, R. Q. (1956). A test of a new type of stellar interferometer on Sirius. Nature.; R. Hanbury Brown, The Intensity Interferometer, John Wiley \& Soncs Inc., New York -- Toronto, 1974.
- Chen, J.-P., Zhang, C., Liu, Y., Jiang, C., Zhang, W., Hu, X.-L., et al. (2020). Sending-or-Not-Sending with Independent Lasers: Secure Twin-Field Quantum Key Distribution over 509 km. Phys. Rev. Lett., 124(7), 070501. http://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.070501.
- Lamb, W. E. (1995). Anti-photon. Applied Physics B: Lasers and Optics, 60(2), 77–84. http://doi.org/10.1007/BF01135846
