La coherencia óptica generalmente se define como la medida de la correlación estadística (por ejemplo, si la diferencia de fase es constante) de un par de ondas.
Recientemente me encontré con la noción de coherencia cuántica, que es la medida de cuántos términos fuera de la diagonal en la matriz de densidad son distintos de cero. Uno puede pensar en ello como una medida de superposición: si el estado está en una superposición de los elementos básicos, es coherente. Y por ejemplo, una matriz de densidad diagonal es perfectamente incoherente.
Ahora, por lo que puedo ver, no parece haber conexión entre los dos tipos de coherencia y me hace preguntarme si es mera casualidad que ambas propiedades hayan recibido el mismo nombre. ¿Es eso cierto?
Nota: La idea de un estado coherente es de nuevo totalmente diferente. es el estado
y tampoco tiene (hasta donde puedo ver) nada que ver con la idea de coherencia cuántica.
La coherencia es la capacidad de seguir la fase de una onda. En coherencia óptica, una fuente de luz es coherente en el tiempo/espacio si puede determinar la diferencia de fase entre dos puntos en el tiempo/espacio. Para una fuente de luz incoherente, no se puede realizar el experimento de doble rendija de Young o simplemente un interferómetro de Michelson simple, porque estos requieren un patrón de interferencia estable, y cuando la diferencia de fase es demasiado ruidosa, el patrón de interferencia fluctúa rápidamente de interferencia constructiva a destructiva y en promedio parece que no hay interferencia.
La coherencia cuántica es el mismo principio: en la mecánica cuántica, los efectos de superposición muestran cómo los estados interfieren entre sí y pierden la pista de la diferencia de fase entre los estados: de eso se trata la decoherencia cuántica, los efectos cuánticos se promedian en el caso de que no haya interferencia porque de la fase fluctuante.
Y finalmente, el estado coherente es solo un estado especial que es útil en la óptica cuántica para describir el estado de la luz que sale de los láseres, no con una cierta cantidad de fotones sino con una superposición que parece una onda EM normal en el tiempo.
La coherencia óptica y cuántica están íntimamente relacionadas. Por ejemplo, en el caso de un par de fotones polarizados preparados en un estado de polarización neta cero (una superposición de pares sp y ps), tanto la coherencia óptica como la cuántica se degradan por la dispersión. Para dispersar la luz, una partícula cargada oscila en la dirección del campo electrónico incidente, "observando" así el estado de polarización del fotón, provocando el colapso de la superposición en un estado definido. Los fotones dispersos también están fuera de sintonía con la radiación incidente, lo que produce una coherencia óptica degradada.