Fotoniilmaisujen

Fotoniilmaisujen käsite viittaa fotonien havaittaviin ilmentymiin tai ominaisuuksiin, joiden avulla fotonien tiloja voidaan kuvata ja mitata. Yleisimmät ilmaisut ovat polarisaatio, taajuus ja energia, vaihe sekä fotonin ajoitus ja intensiteetti. Nämä ilmaisut muodostavat perustan sekä klassiselle että kvanttioptiselle valon kuvaamiselle ja ne kertovat, miten fotonit voivat esiintyä erilaisissa tiloissa, kuten koherentti-tiloissa, Fock-tiloissa tai puristetuissa tiloissa.

Teoreettisesti fotoniilmaisut määritellään kvanttimekaanisessa muodossa. Valon tilat käsitellään tiloina, kuten Fock-tiloina tai koherentteina tiloina, joiden ominaisuudet kuvaillaan luominen- ja annihilointi-operatorien avulla (a† ja a). Polarisaatio voidaan mallintaa Stokes-parametrein tai Poincaré-sphereen. Aika- ja taajuusominaisuudet liittyvät tilan energian ja vaihesseikkoihin, ja quadrature-tilat ovat keskeisiä continous-variable -kvanttioptikassa.

Mittauksissa fotoniilmaisuja havaitaan interferometreissä, fotonitunnistuksessa sekä homodyne- tai heterodyne-mittauksissa. Kvanttisidonnaiset tilat voidaan rekonstruoida tilan tomografialla mittausten perusteella. Polarisaatiomittaukset sekä spektrianalyysi paljastavat tilan ilmaisut ja mahdollistavat tilojen erottelun.

Sovellukset: Fotoniilmaisujen ymmärrys on keskeistä kvanttiviestinnässä, kvanttitietokoneissa sekä kvanttivisiolätyksessä ja metrologiassa. Esimerkkejä ovat entangled-photon parien tuotanto, kvanttisesti turvallinen tiedonsiirto ja tarkka interferometrinen mittaus.

Historia ja käyttö: Termiä käytetään pääasiassa kvanttioptikassa kuvaamaan fotonien tilojen havaittavia ilmaisuita. Kielikäytännöt voivat vaihdella, mutta käsite korostaa valon tilallista ilmaisua ja mittausmahdollisuuksia.

---