今回は、自仮説の量子場光学を用いて、ビームスプリッタとダブルスリットとが１光子レベルの光波束に対して似た動作をする点に着目して説明を試みる。
量子場光学において重要な点は、自由光子場を伝搬するのはエネルギーではなくて光子の素励起情報の波動であるという点である。さらに、エネルギーの移動は、例えば自由光子場と束縛電子場の間というように、場と場とで生じるとする点である。そして、束縛電子場では光子の素励起情報の波動によって生成された確率分布に従って束縛電子場の電子が確率的に選択される点である。
まずは、ビームスプリッタについて説明する。光源を構成する束縛電子場の励起電子が光学遷移することで自由光子場に出射された１光子レベルの光波束である光子の素励起情報の波動は、ビームスプリッタによて２方向に分岐される。一方はビームスプリッタを透過して検出器１に到達する。もう一方はビームスプリッタで反射されて検出器２に到達する。検出器１を構成する例えば半導体の束縛電子場の電子と検出器２を構成する半導体の束縛電子場の電子とは区別ができないので、確率的に選択されて検出器１の電子か検出器２の電子かのいずれか一方が励起されることで、１光子レベルの光波束が検出されることになる。
次に、ダブルスリットについて説明する。光源を構成する束縛電子場の励起電子が光学遷移することで自由光子場に出射された１光子レベルの光波束である光子の素励起情報の波動は、ダブルスリットの両方を通過し、受光素子に到達する。ダブルスリットの両方を通過した光子の素励起情報の波動は干渉し、受光素子の表面において干渉縞形状の確率分布を形成する。受光素子を構成する原子に束縛された束縛電子場の電子のうち確率的に選択された電子（黄色）が励起される。
以上のように、ビームスプリッタでもダブルスリットでも、光子の素励起情報の波動が形成する確率分布に従って選択された束縛電子場の電子が励起されるという点が共通である。そして、エネルギー移動については、光源の束縛電子場から自由光子場にエネルギー移動し、自由光子場から検出器や受光素子の束縛電子場にエネルギー移動するという点も共通である。
さらに言えば、ビームスプリッタもダブルスリットも素材を構成する原子に束縛された電子の束縛電子場が存在するが、実質的なエネルギー移動が起こらないと考えられる場合は、その束縛電子場を考慮せずに自由光子場の機能素子であると近似することが可能である。
なお、エネルギー移動が起こる束縛電子場は検出器や受光素子に限らない。例えば、検出器１及び検出器２に代えてそれぞれパラメトリック下方変換素子１及び２を設けるようにしても、パラメトリック下方変換素子はエネルギー変換を行うための非線形の束縛電子場を保有しているので、パラメトリック下方変換素子１及び２のいずれか一方にしかエネルギー移動が起こらない。
以上のように、１光子レベルの光波束が１つもしくは２つ程度の少数の場合は、量子場光学を用いることで挙動を考察するのに有用であると考えている。それに対して、量子光学は多数の１光子レベルの光波束を統計的な相関計測を用いて扱う手法なので、量子場光学から得られる現象のイメージ化とは異なっているものと思われる。
とはいえ、もちろん、今は量子場光学の構築途上のため、有用であるか否かは無事に問題無く構築完了に至ることができたら考えれば良いことではあるが。。。
次はちょっと初心に帰って、もっと特殊相対論の勉強をしたいと思う。字上げ、字下げには慣れてきたが、中身の理解が不足しているように思えるからだ。それに、ずっと以前に購入した相対論関係の本が積んどく状態になってしまっている。。。
