Die Quantenoptik, historisch auch Quantenelektronik, befasst sich als Teilgebiet der Optik vorrangig mit solchen optischen Erscheinungen, die nicht mit der Wellennatur von elektromagnetischer Strahlung (u. a. Licht) erklärt werden können, sondern nur aus deren Teilcheneigenschaften (z. B. Photoeffekt, Compton-Effekt, Laser, Maser).
Aus der Quantentheorie geht hervor, dass Licht nicht nur im klassischen Sinne als elektromagnetische Welle sondern auch als ein Teilchenstrom beschrieben werden kann. Die Teilchen sind dabei die sogenannten Photonen. Ein einzelnes Photon besitzt dabei eine Energie von hf, mit dem Planckschen Wirkungsquantum h und der Frequenz f.
Experimente der Quantenoptik
Experimente in der Quantenoptik untersuchen die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie.
Als nahezu ideale Lichtquelle für Experimente hat sich hierbei der Laser herausgestellt, da dieser äußerst monochromatisch und kohärent ist.
Besondere Aufmerksamkeit fand die Quantenoptik auch ab den 1990er Jahren in Zusammenhang mit Experimenten über die Quantenphysik und zu Quantencomputern. Dabei haben die Physik-Nobelpreisträger des Jahres 2012, Serge Haroche und David Wineland, die Gültigkeit der quantenmechanischen Grundlagen (Lineare Superponierbarkeit quantenmechanischer Zustände, sowie „Zustandsprojektion“ als Folge von Quantenmessungen) auch bei (zerstörungsfreien!) Messungen an Einzelobjekten nachgewiesen.
Weitere Stichworte, die die große Zahl von Aspekten des Gebietes beleuchten, sind unter anderem:
- Laserkühlung
- Magneto-optische Falle
- Bose-Einstein-Kondensat
- Atominterferometer
- Photonenstatistik
- Interferenz eines einzelnen Photons mit sich selbst
- Laserspektroskopie
- Quantencomputer
- Quantenkryptografie
- Schrödingers Katze
Literatur
- Harry Paul: Photonen. Eine Einführung in die Quantenoptik. Teubner, Stuttgart, 2. Aufl. 1999, ISBN 3-519-13222-2 (Inhaltsverzeichnis)
Weblinks
Wiktionary: Quantenoptik – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen- QuantumLab: Experimente mit einzelnen Photonen: Verschränkung, Quantenkryptographie, Quantenzufall ,...
- Experimente der Quantenoptik
- An introduction to quantum optics of the light field
