Un conjunto de funciones de correlación dependientes del tiempo y del espacio G^(n) basadas en operadores, definidas como valores esperados de productos ordenados normalmente de operadores de aniquilación y creación de campo que caracterizan la coherencia de orden n y las estadísticas de fotodetección de campos electromagnéticos cuánticos.

Principio

Las probabilidades de fotodetección y las tasas de detección conjunta vienen dadas por valores esperados de productos de operadores de campo en orden normal; el orden normal refleja el proceso físico de absorción de cuantos por los detectores y distingue las predicciones cuánticas de promedios clásicos ingenuos.

Demostración

G^(1)(τ) = ⟨E^(−)(t) E^(+)(t+τ)⟩ caracteriza la coherencia de primer orden (del campo) medida en interferometría; G^(2)(τ) = ⟨E^(−)(t) E^(−)(t+τ) E^(+)(t+τ) E^(+)(t)⟩ proporciona predicciones de correlación de intensidad como el bunching de luz térmica (G^(2)(0) > G^(2)(τ)) o el antibunching para emisores de un solo fotón.

Aplicación incorrecta

Sustituir valores esperados de operadores por promedios de conjunto clásicos sin comprobar el orden de los operadores, o no condicionar a la banda y resolución temporal del detector, puede llevar a predicciones erróneas de correlaciones; confundir G^(n) con momentos simples de la intensidad genera errores para campos no clásicos.

Consecuencia

Las funciones de correlación de Glauber ofrecen un marco unificado para clasificar campos ópticos (coherente, térmico, un fotón, comprimido) por sus propiedades estadísticas y para predecir firmas de correlación de fotodetección medibles en experimentos de óptica cuántica.

Inversión

Una descripción clásica de correlaciones de intensidad que omite el orden de los operadores y las relaciones de conmutación puede reproducir algunas características pero falla al predecir firmas intrínsecamente cuánticas como el antibunching; el reverso pone de manifiesto los límites de los modelos estocásticos clásicos.

Límite

Se aplica a campos electromagnéticos cuantizados y a modelos idealizados de fotodetección que absorben cuantos; se debe tener cuidado al extender a detectores con eficiencia cuántica finita, tiempo muerto o respuesta no ideal y al tratar campos no estacionarios o multimodo.

Tensión semántica

Hay tensión entre las funciones de correlación de Glauber basadas en operadores y las funciones de coherencia de la teoría clásica; aunque matemáticamente similares en ciertos regímenes, difieren en el orden de operadores y en la predicción de fenómenos no clásicos.

Síntesis

Las funciones de correlación de Glauber son valores esperados de operadores en orden normal que cuantifican la coherencia de orden n y determinan las estadísticas de fotodetección conjunta, formando la base para distinguir experimentalmente correlaciones ópticas clásicas y cuánticas.