4.2　相干态

量子光学中，描述量子光场的一个更方便的工具是相干态。相干态在量子力学中，尤其是在量子光学发展过程中起着至关重要的作用。相干态的思想最早可以追溯到量子物理学的奠基者之一––薛定谔––于1926年阐述的基本思想。薛定谔在研究谐振子的动力学行为时，发现了谐振子的特殊量子态––相干态。按照量子态的波包解释，相干态描述系统基态波包偏离原点一定距离的量子态，这与以一定振幅振动的粒子动力学行为非常相似。因此，谐振子以及相干态在物理系统的量子描述中被广泛应用，如囚禁在平方势阱中的粒子振动模式可以用相干态描述。相干态的概念最早于1960年由克劳德（Klauder）引入，他还给出了谐振子相干态在Fock空间中的表达式及其完备性的数学证明。1963年，格劳伯对HBT实验的干涉条纹进行理论解释时，将相干态推广到光的量子理论中。他用量子力学成功解释了激光的物理本质，指出激光的量子力学本质就是相干态，这开启了人们全面理解相干态的大门，量子光学也在真正意义上诞生。格劳伯因“对光学相干的量子理论贡献”而获得2005年诺贝尔物理学奖。相干态是量子光学中最核心的概念，构成了激光的理论基础，已经成为许多学科的重要工具：除了量子物理领域，相干态在统计物理和超导、电动力学和原子物理、光通信和信号处理等领域都有很重要的应用。相干态不但具有重大的应用意义，而且在理论上对微观的量子个体如何表现出经典的宏观集体模式进行了阐述，建立了经典力学宏观理论与量子力学微观理论之间的对应。(https://www.daowen.com)