Una medida de correlaciones de intensidad dada por la función de correlación normalizada de segundo orden g^(2)(τ) = G^(2)(τ) / [G^(1)(0) G^(1)(0)], comúnmente evaluada en τ = 0 o como función del retardo temporal; cuantifica la tendencia de los fotones a llegar juntos (bunching), independientemente (poissoniano) o separados (antibunching).

Principio

g^(2)(τ) compara la probabilidad de detección conjunta en dos tiempos separados por τ con el producto de las probabilidades de detección individuales; los valores caracterizan regímenes estadísticos: g^(2)(0) > 1 (bunched, super-Poissoniano), g^(2)(0) = 1 (coherente, poissoniano), g^(2)(0) < 1 (antibunched, sub-Poissoniano, no clásico).

Demostración

La luz térmica de una lámpara produce g^(2)(0) ≈ 2 (bunching) cuando se mide con resolución temporal adecuada; un láser estabilizado muestra g^(2)(0) ≈ 1; un emisor ideal de un solo fotón presenta g^(2)(0) → 0 dentro de la resolución limitada por detectores, produciendo una pronunciada caída en las coincidencias al retardo cero.

Aplicación incorrecta

Estimación de g^(2) con detectores cuya resolución temporal es mucho mayor que los tiempos de coherencia relevantes, o sin restar ruido de fondo y coincidencias accidentales, puede producir valores artificialmente altos o bajos e identificar erróneamente el carácter estadístico de la fuente.

Consecuencia

Medir la coherencia de segundo orden proporciona una firma experimental de luz no clásica (g^(2)(0) < 1) e informa la ingeniería de fuentes para generación de fotones individuales, comunicación cuántica y aplicaciones de detección donde las estadísticas de fotones importan.

Inversión

La coherencia de primer orden (g^(1)) se refiere a correlaciones de amplitud de campo y relaciones de fase, y puede ser alta incluso cuando las correlaciones de intensidad (g^(2)) revelan diferencias estadísticas clásicas o cuánticas; el reverso enfatiza que coherencia de amplitud e intensidad son diagnósticos distintos.

Límite

Se aplica a campos fotónicos o bosónicos donde las correlaciones de intensidad son significativas; la interpretación requiere considerar la eficiencia del detector, jitter temporal, cuentas oscuras, filtrado espectral y supuestos de estacionariedad del estado.

Tensión semántica

Existe tensión entre usar g^(2) como test estricto de no-clasicidad y reconocer imperfecciones prácticas que pueden imitar firmas no clásicas; también tensión con otras medidas de ruido de intensidad (p. ej., factor de Fano) que exploran propiedades estadísticas relacionadas pero no idénticas.

Síntesis

La coherencia de segundo orden g^(2)(τ) normaliza la probabilidad conjunta de detección de dos fotones respecto a las tasas de un fotón y clasifica la luz por correlaciones en los tiempos de llegada, ofreciendo un criterio experimental práctico para distinguir luz térmica, coherente y no clásica.