Ein Maß für Intensitätskorrelationen, gegeben durch die normalisierte Korrelationsfunktion zweiter Ordnung g^(2)(τ) = G^(2)(τ) / [G^(1)(0) G^(1)(0)], üblicherweise bei τ = 0 oder als Funktion der Zeitverzögerung ausgewertet; quantifiziert die Neigung von Photonen, gemeinsam anzukommen (Bunching), unabhängig (Poisson) oder getrennt (Antibunching).

Prinzip

g^(2)(τ) vergleicht die gemeinsame Detektionswahrscheinlichkeit zu zwei Zeiten, die durch τ getrennt sind, mit dem Produkt der einzelnen Detektionswahrscheinlichkeiten; Werte charakterisieren statistische Regime: g^(2)(0) > 1 (gebündelt, super-Poissonisch), g^(2)(0) = 1 (kohärent, Poissonisch), g^(2)(0) < 1 (antibunched, sub-Poissonisch, nichtklassisch).

Demonstration

Thermisches Licht von einer Glühquelle ergibt g^(2)(0) ≈ 2 (Bunching) bei ausreichender zeitlicher Auflösung; ein stabilisierter Laser zeigt g^(2)(0) ≈ 1; ein idealer Einzelphotonen-Emitter zeigt g^(2)(0) → 0 innerhalb der detektorbegrenzten Auflösung und erzeugt ein ausgeprägtes Minimum in Koinzidenzzählern bei null Verzögerung.

Fehlanwendung

g^(2) mit Detektoren zu bestimmen, deren Zeitauflösung weit größer ist als die relevanten Kohärenzzeiten, oder ohne Hintergrund- und zufällige Koinzidenzen zu subtrahieren, kann künstlich erhöhte oder erniedrigte Werte erzeugen und den statistischen Charakter der Quelle falsch identifizieren.

Konsequenz

Die Messung der Kohärenz zweiter Ordnung liefert ein experimentelles Merkmal nichtklassischer Photonen (g^(2)(0) < 1) und informiert das Quellen-Engineering für Einzelphotonenerzeugung, Quantenkommunikation und Sensoranwendungen, bei denen Photonenzählstatistiken wichtig sind.

Umkehrung

Erstordentliche Kohärenz (g^(1)) betrifft Feldamplitudenkorrelationen und Phasenbeziehungen und kann hoch sein, selbst wenn Intensitätskorrelationen (g^(2)) klassische oder quantenstatistische Unterschiede offenbaren; die Umkehr betont, dass Amplituden- und Intensitätskohärenz unterschiedliche Diagnosen sind.

Abgrenzung

Gilt für photonische oder bosonische Felder, bei denen Intensitäts(korrelationen) sinnvoll sind; die Interpretation erfordert Berücksichtigung von Detektoreffizienz, Zeitjitter, Dunkelzählraten, spektraler Filterung und Annahmen zur Stationarität des Zustands.

Semantische Spannung

Es gibt eine Spannung zwischen der Verwendung von g^(2) als strengem Nichtklassizitätsnachweis und der Anerkennung praktischer Imperfektionen, die nichtklassische Signaturen vortäuschen können; außerdem Spannung zu anderen Maßen der Intensitätsfluktuation (z. B. Fano-Faktor), die verwandte, aber nicht identische statistische Eigenschaften abbilden.

Synthese

Die Kohärenz zweiter Ordnung g^(2)(τ) normalisiert die Zwei-Photonen-Gemeinsamerkennungswahrscheinlichkeit an Einzelphotonraten und klassifiziert Licht nach Ankunftszeitkorrelationen, was ein praktisches experimentelles Kriterium bietet, um thermisches, kohärentes und nichtklassisches Photonengut zu unterscheiden.