Titulación | Tipo | Curso | Semestre |
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2500097 Física | OT | 4 | 1 |
No hay pre-requisitos. No obstante se recomienda haber cursado Física Cuántica I i II.
El objetivo de esta asignatura es proporcionar al estudiante los conceptos fundamentales del campo de la Óptica Cuántica. En concreto, estudiaremos en detalle los fenómenos de interacción luz-materia a nivel microscópico usando la teoría semiclásica y cuántica. Este conocimiento es la base de campos de investigación muy activos como la física de los láseres, el control coherente de ondas de materia, el enfriamiento y la captura de átomos, las memorias cuánticas o la información cuántica. A lo largo del curso se proporcionarán las conexiones con estos campos y se realizarán discusiones de resultados de investigación recientes.
1. Introducción
Introducción a la teoría clásica, semiclásica y cuántica de la interacción luz-materia. Estructura atómica.
2. Teoría semiclásica de la interacción luz-materia
Procesos básicos de interacción luz-materia. Ecuaciones de balance. Ecuación de Schrödinger. Átomo de dos niveles en la aproximación de la onda rotante. El desdoblamiento AC-Stark. Las oscilaciones de Rabi. El triplete de Mollow. El doblete de Autler-Townes. La fuerza dipolar. El formalismo de la matriz densidad para un átomo de dos niveles. Las ecuaciones de Bloch ópticas. Los estados vestidos. Pasaje rápido adiabético. El formalismo de la matriz densidad para un átomo de tres niveles. Captura coherente de la población. Transparencia inducida electromagnéticamente. Pasaje adiabático de población vía estimulación Raman.
3. Teoría cuántica de la interacción luz-materia
3. 1. Descripción de la luz
Electrodinámica clásica. Cuantización del campo e.m. Estados cuánticos del campo e.m. libre. Estados de Fock. Estados del vacío de fotones. Estados coherentes. Estados comprimidos. Coherencia óptica y experimento de Hanbury-Brown y Twiss. Función de Wigner.
3. 2. Interacción luz-materia
Modelo de Jaynes-Cummings. El átomo vestido. Oscilaciones de Rabi cuánticas. Colapsos y resurgimientos. Electrodinámica cuántica en cavidades. Tratamiento de Weisskopf-Wigner de la emisión espontanea.
En las clases de teoría se discutirán los contenidos de la asignatura siempre incentivando la participación del estudiante planteando preguntas.
En las clases de problemas se pretende que el estudiante participe de manera activa ya sea planteando dudas o participando en la resolución de ejercicios y cuestiones en el aula.
El trabajo autónomo del estudiante requerido en esta asignatura incluye tanto el estudio de los conceptos teóricos como la preparación y resolución de problemas.
La asignatura también presenta actividades supervisadas que consisten en la entrega de actividades y una presentación oral.
La presentación oral, que se realizará en grupo, consistirá en la preparación y presentación oral de un tema actual de la Óptica Cuántica.
El material, tanto para las clases de teoría como para las clases de problemas, será subministrado a traves del campus virtual de la asignatura.
Título | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
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Tipo: Dirigidas | |||
Clases de problemas | 16 | 0,64 | 1, 3, 2, 4, 6, 7, 9, 8, 10, 11, 13, 15, 16, 20, 23 |
Clases teóricas | 33 | 1,32 | 1, 3, 2, 4, 6, 7, 9, 8, 10, 11, 13, 15, 16, 20, 23 |
Tipo: Supervisadas | |||
Actividades para entregar | 1,5 | 0,06 | 5, 18, 17, 21 |
Presentación oral | 1,5 | 0,06 | 5, 19, 18, 17, 21, 22 |
Tipo: Autónomas | |||
Preparación y estudio de los fundamentos teóricos | 46 | 1,84 | 1, 5, 6, 7, 9, 8, 10, 11, 19, 18, 13, 15, 17, 21, 22, 23 |
Resolución de problemas | 46 | 1,84 | 3, 2, 4, 5, 19, 18, 16, 17, 20, 21, 22 |
La nota final de la asignatura se obtendrá a partir de las siguientes proporciones:
-35% : Nota del primer parcial
-35% : Nota del segundo parcial
-15% : Nota de las actividades a entregar
-15% : Nota de la presentación oral
Para aplicar estos porcentajes es necesario que la nota (sobre 10) de cada uno de los parciales sea igual o superior a 3,5. En el caso que en alguno o en los dos parciales la nota sea inferior a 3,5, el estudiante se tendrá que presentar a la recuperación de la parte que tenga suspendida con nota inferior a 3,5. Si algún estudiante, aunque tenga la asignatura aprobada, quiere mejorar la nota puede presentarse a la recuperación de la parte que quiera y la nota que se utilizará para aplicar los porcentajes será la obtenida en la recuperación. La nota de la asignatura será de "no avaluable" cuando el estudiante no se presente a ningún examen o bien se presente solo a uno de los dos exámenes parciales.
Título | Peso | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
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Entrega de actividades | 15% | 0 | 0 | 5, 19, 18, 17, 21 |
Examen de recuperación primer parcial | 35% | 0 | 0 | 1, 3, 2, 4, 6, 7, 9, 8, 10, 11, 13, 15, 16, 20, 23 |
Examen recuperación segundo parcial | 35% | 0 | 0 | 1, 3, 2, 4, 6, 7, 9, 8, 10, 11, 13, 15, 16, 20, 23 |
Presentación oral | 15% | 0 | 0 | 5, 18, 12, 14, 17, 21, 22 |
Primer examen parcial | 35% | 3 | 0,12 | 1, 2, 4, 6, 7, 9, 8, 10, 11, 16, 20 |
Segundo examen parcial | 35% | 3 | 0,12 | 3, 4, 9, 13, 15, 23 |
Daniel A. Steck, Quantum and Atom Optics (2007)
Oregon Center for Optics and Department of Physics. Oregon University
http://atomoptics.uoregon.edu/~dsteck/teaching/quantum-optics/quantum-optics-notes.pdf
P. Meystre and M. Sargent, Elements of Quantum Optics, Springer-Verlag, 4th edition, 2007.
M. O. Scully and M.S. Zubairy, Quantum Optics, Cambridge U. P., 1997.
D. F. Walls and G.J. Milburn, Quantum Optics, Springer-Verlag, 2nd edition, 2008.
C. C. Gerry and P. Knight, Introductory Quantum Optics, Cambridge University Press, 2005.
C. Cohen-Tannoudji, J. Dupont-Roc and G. Grynberg, Atom-Photon Interactions: Basic processes and applications. John Wiley & Sons, 1998.
C. Cohen-Tannoudji, J. Dupont-Roc and G. Grynberg, Photons and Atoms: Introduction to Quantum Electrodynamics. John Wiley & Sons, 1997.
H. J. Metcalf and P. van der Straten, Laser Cooling and Trapping, Springer-Verlag, 1999.
S. Haroche and J.M. Raimond. Exploring the Quantum: Atoms, Cavities and Photons. Oxford University Press, 2006.
J. M. Raimond,M. Brune and S. Haroche, Reviews of Modern Physics 73, 565 (2001).