Física (plan 2002) 2022-2

Optativas, Introducción a la Óptica Cuántica

Información importante

Este curso es hidrido, las clases y explicaciones de los experimentos serán de forma remota y los

experimentos serán de forma presencial.

Proponemos el siguiente horario: LUNES Y MIERCOLES DE 12PM A 2PM

Proponemos una REUNIÓN el 14 de febrero a las 12pm, para hablar del curso y recibir nuevas propuestas

de hoarario.

LINK DE LA REUNION:

Para conocer:

Las condiciones para iniciar el semestre 2022-2.

Enviar correo si estas interesado a hector.cruz@ciencias.unam.mx y a Alfred.uren@correo.nucleares.unam.mx y al ayudante godie_dalb@ciencias.unam.mx

Primera clase por determinar

google meet link:

classroom:

POR FAVOR, LOS QUE NO ESTUVIERON EN LA REUNIÓN PREVIA VER LOS ANUNCIOS EN EL CLASSROOM, TAMBIÉN SUBIMOS UNOS FORMULARIOS PARA QUE LOS ESCRIBAN CON SUS DATOS Y CONTESTEN UNAS PREGUNTAS. TAMBIÉN SUBIRÉ LA GRABACIÓN DE LA REUNIÓN PREVIA.

Introducción

El actual semestre será completamente en línea. La estrategia del curso consiste en los siguientes ejes:

1. Cubrir el temario del curso mediante clases en línea.
2. Realizar las explicaciones de los experimentos de forma remota.
3. Realizar demostraciones de experimentos en el laboratorio óptica cuántica del ICN. Si las condiciones los permiten.
4. Introducción a realizar simulaciones numéricas de experimentos cuánticos que se van a realizar.

Horario tentativo

El horario propuesto sería de 12pm a 2pm los martes y jueves.

Evaluación

1. Tareas 40%.
2. Reportes de prácticas 40%.
3. Exposición final (por equipo) 20%.

Procedimiento

En la primera sesión se establecerán el horario definitivo del curso. Se hablará de los temas que serán cubiertos en el curso, de las prácticas a realizar durante el semestre vía remota, considerando la accesibilidad del estudiante a una computadora e Internet. Asimismo, la posibilidad de instalar MATLAB (licencia otorgada por la UNAM), MATHEMATICA (licencia otorgada por la UNAM).

Los recursos educativos que se ofrecen son:

1. El curso contará con una página de classroom, donde se publicarán clases grabadas, anuncios por parte del profesor y dudas que los alumnos puedan tener durante el desarrollo de sus tareas y sus prácticas. Con el classroom también se busca crear una interacción lo más dinámica posible entre los alumnos y los profesores, a través de la publicación de dudas y respuestas.
2. Las clases se grabarán y se subirán al classroom para su consulta posterior.
3. Se grabarán clases online (asincrónico) para que el alumno pueda consultar en cualquier momento.
4. Se entregarán reportes individuales.
5. Mm
6. Mm

Temario: Introducción a la Óptica Cuántica

1. Cuantización del campo electromagnético

i. Derivación de la ecuación de onda

ii. Solución de la ecuación de onda en una región cubica

iii. Obtención del operador Hamiltoniano para el campo electromagnético

2. Estados no-clásicos del campo electromagnético

i. Estados de Fock

ii. Estados coherentes

iii. Estados comprimidos

3. Breve introducción a la óptica no lineal

i. Procesos ópticos no lineales de segundo orden

ii. Procesos ópticos no lineales de tercer orden

iii. Distinción entre procesos clásicos y cuánticos

4.Procesos paramétricos espontáneos para la generación de parejas de fotones

i. El cuadro de interacción

ii. Proceso de conversión paramétrica descendente

iii. Proceso de mezclado de cuatro ondas espontáneo

iv. Empatamiento de fases

5. Interferometría cuántica

i. El divisor de haz cuántico

ii. Detección homodina y aplicaciones de estados comprimidos

iii. Interferencia de Hong Ou Mandel

iv. Interferencia de Franson

6. Enredamiento cuántico

i. La paradoja de Einstein Podolsky Rosen

ii. El experimento pensado de Bohm para espín ½

iii.No localidad y no realismo

iv. Desigualdades de Bell

v. Correlaciones de polarización en parejas de fotones enredadas y violaciones de la desigualdad de Bell.

7. Teoría de coherencia cuántica

i. Coherencia temporal/espacial de primer orden

ii. Coherencia temporal/espacial de segundo orden

iii. Interferómetro de Hanbury Brown Twiss

iv. Amontonamiento y anti-amontonamiento

8. Estados mezcla

i. Funciones de estado y operadores de densidad

ii. La luz térmica como ejemplo de estado mezcla

iii. Distribución de Bose Einstein

iv. Radiación de cuerpo negro

9. Tecnologías cuánticas

Criptografía cuántica como ejemplo de una tecnología cuántica

Bibliografía:

1) “Quantum Theory of Light”, Rodney Loudon

2) “Introductory Quantum Optics” Christopher Gerry y Peter Knight

3) “Optical Coherence and Quantum Optics”, Leonard Mandel and Emil Wolf

4) “Quantum Optics in Phase Space,” Wolfgang P. Schleich (Wiley-VCH, Berlin, 2001)

Lista de prácticas

Las demostraciones contempladas para este semestre:

1. Cristalografía, identificación del eje óptico de un cristal unixial.
2. Obtener el espectro angular de la pareja de fotones tipo I.
3. Obtener el espectro angular de la pareja de fotones tipo II.
4. Interferencia Hong-Ou-Mandel, interferencia cuántica
5. Posiblemente, si alcanza el tiempo, prueba de la existencia del fotón

Comunicación alumno-profesor

1. Habrá varias formas de comunicación: correo electrónico, y el classroom.
2. Respetando los tiempos de descanso de todos los involucrados, toda consulta o ayuda se atenderá dentro del horario de 7am a 5pm.
3. Si tú tienes algún problema de salud o tus familiares, por favor ponte en contacto con nosotros para ayudarte con respecto a tu desempeño en el curso.