Optische Kohärenz wird üblicherweise als Maß für die statistische Korrelation (zB wenn die Phasendifferenz konstant ist) eines Wellenpaares definiert.
Kürzlich bin ich auf den Begriff der Quantenkohärenz gestoßen, der das Maß dafür ist, wie viele Terme außerhalb der Diagonale in der Dichtematrix nicht Null sind. Man kann es sich als Überlagerungsmaß vorstellen – wenn der Zustand in einer Überlagerung der Basiselemente ist, ist er kohärent. Und zum Beispiel ist eine diagonale Dichtematrix vollkommen inkohärent.
Nun, soweit ich sehen kann, scheint es keinen Zusammenhang zwischen den beiden Arten von Kohärenz zu geben, und ich frage mich, ob es bloßer Zufall ist, dass diesen beiden Eigenschaften derselbe Name gegeben wurde. Ist das wahr?
Anmerkung: Die Idee eines kohärenten Zustands ist wieder ganz anders. Es ist der Staat
und hat auch (soweit ich das sehe) nichts mit der Idee der Quantenkohärenz zu tun.
Kohärenz ist die Fähigkeit, die Phase einer Welle zu verfolgen. Bei optischer Kohärenz ist eine Lichtquelle zeitlich/räumlich kohärent, wenn man die Phasendifferenz zwischen zwei zeitlich/räumlichen Punkten bestimmen kann. Für eine inkohärente Lichtquelle kann man kein Young-Doppelspaltexperiment oder nur ein einfaches Michelson-Interferometer durchführen, da diese ein stabiles Interferenzmuster erfordern, und wenn die Phasendifferenz zu laut ist, schwankt das Interferenzmuster schnell von konstruktiver zu destruktiver Interferenz und im Durchschnitt es scheint, als gäbe es keine Interferenzen.
Quantenkohärenz ist das gleiche Prinzip – in der Quantenmechanik zeigen Superpositionseffekte, wie Zustände miteinander interferieren, und verlieren den Überblick über die Phasendifferenz zwischen den Zuständen – darum geht es bei Quantendekohärenz, Quanteneffekte mitteln den Fall ohne Interferenz, weil der Wechselphase.
Und schließlich ist der kohärente Zustand nur ein spezieller Zustand, der in der Quantenoptik nützlich ist, um den Zustand von Licht zu beschreiben, das aus Lasern kommt – nicht mit einer bestimmten Menge an Photonen, sondern einer Überlagerung, die zeitlich wie eine reguläre EM-Welle aussieht.
Optische und Quantenkohärenz sind eng miteinander verbunden. Beispielsweise werden im Fall eines Paares polarisierter Photonen, die in einem Netto-Null-Polarisationszustand (einer Überlagerung von sp- und ps-Paaren) hergestellt wurden, sowohl die optische als auch die Quantenkohärenz durch Streuung verschlechtert. Um Licht zu streuen, schwingt ein geladenes Teilchen in der Richtung des einfallenden E-Felds, wodurch der Polarisationszustand der Photonen "beobachtet" wird, wodurch die Überlagerung in einen bestimmten Zustand zusammenbricht. Die gestreuten Photonen sind auch nicht im Einklang mit der einfallenden Strahlung, was zu einer verschlechterten optischen Kohärenz führt.