L'òptica quàntica és la branca de la física que estudia la interacció entre la llum i la matèria. Aquesta teoria ha estat utilitzada per donar fonament teòric a molts experiments, però és comú fer servir moltes aproximacions. Entre elles, les més comunes són l'aproximació de mode únic i l'aproximació d'ona rotatòria. En particular, se sap que la segona és incompatible amb la relativitat, ja que permet propagació més ràpida que la llum. Per solucionar aquest problema, és millor treballar en un marc teòric de camp purament quàntic, que és l'entorn escollit en aquest treball.
L'objectiu principal del nostre projecte és estudiar patrons d'interferència utilitzant tècniques de Teoria Quàntica de Camps. Com a primer apropament al tema, hem començat amb dos detectors de partícules d'Unruh-DeWitt interaccionant amb el buit d'un camp quàntic escalar, sense massa i real. Dins aquest marc, només canviant l'estat inicial dels detectors, hem estat capaços de dissenyar models d'interacció per emissió coherent i incoherent. Després, aquests resultats s'han comparat amb el model clàssic de l'experiment de la doble escletxa per analitzar-ne les diferències, així com per trobar correccions quàntiques al model clàssic a diferents règims.
La óptica cuántica es la rama de la física que estudia la interacción entre la luz y la materia. Esta teoría ha sido utilizada para dar fundamento teórico a muchos experimentos, pero es común usar muchas aproximaciones. Entre ellas, las más comunes son la aproximación de modo único y la aproximación de onda rotatoria. En particular, se sabe que la segunda es incompatible con la relatividad, debido a que permite propagación más rápida que la luz. Para solucionar este problema, es mejor trabajar en un marco teórico de campo puramente cuántico, que es el entorno escogido en este trabajo.
El objetivo principal de nuestro proyecto es estudiar patrones de interferencia usando técnicas de Teoría Cuántica de Campos. Como primer acercamiento al tema, hemos empezado con dos detectores de partículas de Unruh-DeWitt interaccionando con el vacío de un campo cuántico escalar, sin masa y real. Dentro de este marco, solo cambiando el estado inicial de los detectores, hemos sido capaces de diseñar modelos de interacción para emisión coherente e incoherente. Después, estos resultados se han comparado con el modelo clásico del experimento de la doble rendija para analizar sus diferencias, así como para encontrar correcciones cuánticas al modelo clásico a diferentes regímenes.
Quantum optics is the branch of physics that studies the interaction between light and matter. This theory has been used to give a theoretical framework to many experiments, but it is common to use several approximations. Among them, the most commonly used are the single mode and rotating wave approximations. In particular, the second one is known to be incompatible with relativity, because it allows faster-than-light propagation. In order to solve this issue, it is better to work in a purely quantum field theoretical framework, which is the framework chosen in this work.
The main goal of our project is to study interference patterns using Quantum Field Theory techniques. As a first approach to the topic, we have started with two Unruh-DeWitt particle detectors interacting with the vacuum of a real massless scalar quantum field. Within this framework, only changing the initial state of the detectors, we have been able to design interaction models for coherent and incoherent emission. Afterward, these results have been compared with the classical model of the double slit experiment in order to analyze its differences, as well as to find quantum corrections to the classical model at different regimes.
gmail.com
