量子光学において、離散量子光学は光子を質点として扱うので、光子数状態は光子が一定間隔で流れるとして表現される。一方、連続量量子光学では光子を波動として扱い電場や磁場の挙動に着目するが、光子数状態は光子数が確定するので、不確定性の点から位相…

量子光学（枝松圭一先生の呼ぶところの「連続量量子光学」の流儀）の本を読んでいて出てくる用語で気になったことがある。量子光学においての単一光子状態 と場の量子論においての１光子状態とは、似ていて同じものなのか違うものなのかという点である。私は…

量子力学と場の量子論との違いを今更ながら考えてみる。量子力学は有限自由度の力学系の量子化なので位置 と運動量 が主役になる。場の量子論は無限自由度の場の量子化なので正準変数である場 とその正準共役量 が主役となる。光の場合は、ゲージ場 とその正…

今回は、枝松圭一先生の「単一光子と量子もつれ光子」の「３．４ 波動関数と確率密度」という節にウィグナー関数の話が出てきたので、数式をフォローしてみた。その内容を以下に示してみる。理解不足もあるかもしれない点はご容赦願いたい。 光の量子状態に…

今回は、光子数状態のウィグナー関数の表示を０から４までまとめて示しておく。ただ、 自体の理解はまだまだで、ほとんどモノマネ状態である。まず、光の真空状態 のウィグナー関数による表示を下図に示す。 真空状態のウィグナー関数図次に、光の真空状態 …

今回は、光の量子状態として、コヒーレント状態の場合を を用いて表示する。 前回と同様に、 自体の理解はまだまだで、ほとんどモノマネ状態である。光のコヒーレント状態 のウィグナー関数による表示を下図に示す。 コヒーレント状態のウィグナー関数図次に…

枝松圭一先生の「単一光子と量子もつれ光子」という比較的最近の本を中心に、量子光学の勉強を再開した。なお、自仮説はひとまず置いておく。 「３．４ 波動関数と確率密度」という節にウィグナー関数の話が出てきた。これは「連続量量子光学」と呼ばれる流…

自仮説はちょっと置いておいて、量子光学の勉強を再開する。 なお、量子光学についてであるが、枝松圭一先生の「単一光子と量子もつれ光子」という比較的最近の本に、次のような記載があった。『量子光学における光の取扱い方にも大きく分けて２つの流儀があ…

自仮説の量子場光学は、量子力学が場の量子論の近似であると考えて、量子光学が量子力学の視点で構築されているのに対し、量子光学を場の量子論を考慮して見直すというスタンスで構築し直すために提案した。量子力学は粒子の物理であり、場の量子論は場の物…

今回は、自仮説で使い始めた自由場と束縛場について、考え方を整理したい。 さて、２０２３－０７－１２の「量子場光学について再考」という投稿で『束縛場は、実際は複合場であり量子が局在する場である。一方、自由場は、局所性と関係し、量子の素励起情報…

さらに前回の『「存在は全てが光」への道３』の続きで、もうちょっと調べていると、光子による電子対生成を起こす条件として、なんらかの外部ポテンシャルを要しなくても、電子対生成に必要な角振動数 の大きい２つの光子を正面衝突させることで、電子対生成…

量子場光学は今までは１光子レベルの光波束を中心に考えてきたが、真空破壊という現象が理論予測されており、いずれいつかは量子場光学に多光子過程や非線形効果も含めていきたい。また、光学ということで、光子が関心の中心であるが、電子や陽電子も対象で…

さらに前回の『「存在は全てが光」への道２』の続きで、光子による電子対生成を起こすための、なんらかの外部ポテンシャルとして、原子核が形成するクーロン場に代わるものがないかちょっと調べてみた。その結果、高強度レーザ光が生み出すクーロン場を利用…

前回の続きで、まずは光子による電子対生成において、ＰＴ図では光子はＰ軸方向の１軸振動だが、電子対を生成するためにはＴ軸方向の振動も引き起こす必要があり、そのためのメカニズムを検討する必要がある。通常はなんらかの外部ポテンシャル、具体的には…

今回は、光子のＰＴ図とゲージ場 の関係に、さらに仮想光子も加えて説明する。さらに、光子のΩＴ図も併せて説明する。なお、電磁場の明白な共変的量子化について、ランダウゲージを採用しているのはこれまでと同様である。 ゲージ場 は横波、縦波、スカラー…

今回は、変な題を付けたが、光子による電子対生成と電子対消滅によるハドロン生成が気になって仕方なく、短文ながら思わず投稿したくなった。まさに、高エネルギー（正確には高い角振動数）の光子から電子と陽電子が生成し、高エネルギー（正確には高い角振…

今回は、量子場光学における光子の偏光（ヘリシティ）についての説明をする。以前に投稿したように、光子は、ゲージ場 の波動であって、次のように表現される。 ・・・（１）ここで、 で、 である。上式で は偏極ベクトルで、 が横波モード、 が縦波モード、…

今回は、事後選択について自仮説の量子場光学による説明にチャレンジする。下図はホイーラーの事後選択干渉実験と言われる光学系である。 図１．事後選択光学系（ハーフミラーＢ挿入前）上図において、光パルス発生器内の束縛電子場の電子から光学遷移により…

今回は、量子光学の勉強を再開しての雑感と自仮説の量子場光学の現時点での整理である。発展途上の量子場光学は見直しと新規概念追加とで自分でもごちゃごちゃになるので、時々整理して全体の整合性を図ることが重要である。量子光学や場の量子論の本を読む…

光子の場図表現で以前に光子のＥＴ図というものを提案していたが、自由場を伝搬するのは素励起情報であってエネルギーではないという点に整合させるために、ＥＴ図は廃止し、ΩＴ図を下図のとおりに提案したい。横軸はエネルギーではなく角周波数 としている…