Ottica quantistica: differenze tra le versioni

L’L{{'}}'''ottica quantistica''' è una branca della [[fisica]] che studia le proprietà della luce, e l'interazione della [[luce]] con la [[materia (fisica)|materia]], dal punto di vista della [[meccanica quantistica]].

Fin dall’antichità i filosofi si sono interrogati sulla natura della luce. e giàGià nel corso del medioevo l’umanità aveva posto le basi per la comprensione della propagazione dei raggi di luce andando a definire i fondamenti dell'[[ottica geometrica]]<ref name=Zubairy2016 > Zubairy, M.S. (2016). A Very Brief History of Light. In: Al-Amri, M., El-Gomati, M., Zubairy, M. (eds) Optics in Our Time. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-31903-2_1</ref>.

A partire dal [[XVII secolo]], si andò ad affermare un importante dibattito sulla natura della luce, cheil quale vedeva contrapposti da una parte i sostenitori della natura corpuscolare della luce e dall’altra i sostenitori della natura ondulatoria della luce<ref name=Zubairy2016 />.

Nel corso del [[XIX secolo]], i progressi tecnologici permisero di realizzare una serie di esperimenti che portarono abbondanti prove sulla validità della teoria ondulatoria. Inoltre, soprattutto grazie al lavoro teorico di [[James Clerk Maxwell]], si arrivò alla formulazione di una teoria unificata dell’elettromagnetismo in grado di fornire un quadro teorico complessivo dei fenomeni ottici, dimostrando come la luce fosse essenzialmente un'onda del campo elettromagnetico<ref name=Zubairy2016 />.

Tuttavia, nei primissimi anni del novecento, le osservazioni sperimentali sulla [[radiazione di corpo nero]] e sull’[[effetto fotoelettrico]] misero in discussione la teoria ottocentesca dell’elettromagnetismo <ref name=Zubairy2016 />.

Già nel 1900, Planck sostenne che gli scambi di energia nei fenomeni di emissione delle radiazioni elettromagnetiche non avvengono in forma continua ma in forma discreta, attraverso lo scambio di quanti di energia. Questa intuizione, insieme all'introduzione del concetto di [[fotone]] da parte di Einstein, furono la svolta fondamentale che segnò il superamento della teoria classica dell’elettromagnetismo e la nascita di un percorso scientifico che portò, nei decenni successivi, alla formulazione della teoria della meccanica quantistica<ref name=Zubairy2016 />.

Si può pertanto affermare che la natura quantistica della luce fu studiata fin dagli albori della [[meccanica quantistica]]. Tuttavia, fino agli anni 60 del novecento, le ricerche che vedevano coinvolta la natura quantistica della luce riguardavano principalmente l’interazione tra la radiazione e la materia e tendevano ad essere classificate nell’ambito della [[fisica atomica]]. Fu solo con l’introduzione dei primi laser e la scoperta che la luce potesse essere studiata in termini di proprietà statistiche dei fotoni che si diffuse l’uso del termine ottica quantistica per indicare una particolare sottodisciplina della meccanica quantistica<ref name=Zubairy2016 /><ref name=Garry2004 > Christopher Gerry and Peter Knight . Introductory Quantum Optics. Cambridge University Press,(2004) </ref>.

Nel ventunesimo secolo l’ottica quantistica è una disciplina che da un lato risulta essere strettamente legata alle ricerche sui fondamenti della meccanica quantistica, dall’altro lato è alla base dello sviluppo delle emergenti tecnologie quantistiche quali la [[computazione quantistica]]<ref> Jeremy L. O'Brien ,Optical Quantum Computing.Science318,1567-1570(2007).DOI:10.1126/science.1142892</ref>, la [[crittografia quantistica]]<ref>Lo, HK., Curty, M. & Tamaki, K. Secure quantum key distribution. Nature Photon 8, 595–604 (2014). https://doi.org/10.1038/nphoton.2014.149</ref> ed il [[quantum sensing]]<ref>Pirandola, S., Bardhan, B.R., Gehring, T. et al. Advances in photonic quantum sensing. Nature Photon 12, 724–733 (2018). https://doi.org/10.1038/s41566-018-0301-6</ref>.