¿Cuál es el régimen bajo el cual podemos considerar la descripción de la luz por óptica cuántica como una buena aproximación de una teoría más correcta como la QED?
Por óptica cuántica me refiero a describir el campo electromagnético como una colección de osciladores armónicos y su interacción con partículas a través del hamiltoniano.
La segunda descripción cuantificada del campo electromagnético en términos de osciladores también es válida en QED. La parte que se modifica es la descripción de partículas individuales de partículas cargadas. En otras palabras, la creación de pares (virtuales y reales) está permitida en QED. Entonces, para escalas de energía menores que así como intensidades bajas (ver límite de Schwinger ), donde la creación de pares no es posible o está suprimida, se puede trabajar con un número fijo de partículas cargadas.
(Un paso intermedio a QED es pasar de la ecuación de Schrödinger no relativista a la ecuación de Dirac (o Klein-Gordon). La paradoja de Klein ilustra el desglose de esta descripción).
(Editado para incorporar el comentario de @curiousone).
Según wikipedia , la óptica cuántica es el estudio de la luz y su interacción con la materia tanto en régimen semiclásico como cuántico.
La descripción semiclásica se usa cuando nos preocupamos solo de los efectos promedio, como los cambios de intensidad de la luz y la inversión de población en los láseres . En esta descripción, la luz se trata como una onda electromagnética clásica y el átomo se trata como un objeto mecánico cuántico. Todos los fenómenos de difracción e interferencia de la luz pueden describirse tratando la luz como una onda electromagnética clásica.
Pero si nos interesan las fluctuaciones de luz en períodos breves y las funciones de correlación de intensidad de orden superior , deberíamos utilizar la descripción cuántica de la luz, es decir, la luz está compuesta de cuantos discretos llamados fotones. Estos fotones son creados y aniquilados por átomos y moléculas. La creación y aniquilación de fotones se describe mediante operadores de escalera ( y respectivamente) de un oscilador armónico. Este experimento te dará más información sobre la descripción cuántica de la luz.
La electrodinámica cuántica (QED) es un estudio de las interacciones entre partículas elementales a velocidades relativistas (energías muy altas) o para explicar cambios muy pequeños en los niveles de energía de los átomos llamados cambios de Lamb . Aquí la interacción entre las partículas cargadas ocurre mediante el intercambio de fotones. Entonces, la descripción de la luz aquí es la misma que la descripción cuántica de la luz mencionada anteriormente. Estos fotones de QED generalmente se denominan fotones virtuales porque no se pueden detectar directamente. Pero también se puede producir un fotón real cuando la materia y la antimateria se combinan para dar un fotón. Además, un fotón de muy alta energía (alta frecuencia) llamado fotón de rayos gamma puede crear espontáneamente un par de partículas de materia y antimateria.en presencia de un núcleo. Este es el reino de QED.
curioso