Oscilaciones rabi con luz cuantizada: ¿cuál es el efecto "cuántico", el colapso, la reanimación o ambos?

Question

En wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Jaynes%E2%80%93Cummings_model#History se afirma que

Más tarde se descubrió que el resurgimiento de la inversión de la población atómica tras su colapso es una consecuencia directa de la discretización de los estados de campo (fotones)[2][3] Se trata de un efecto cuántico puro que puede ser descrito por la JCM pero no con la teoría semiclásica.

Una afirmación similar ha sido hecha por mi profesor durante una conferencia: dijo que el renacimiento y no sólo el colapso, en las oscilaciones Rabi es una característica sorprendente de la cuantización del campo EM, no explicable sólo con la cuantización del átomo.

No entiendo por qué, ya que el modelo correspondiente (Rabi) predice una oscilación periódica en la población, de modo que incluso observando sólo el colapso debería ser una prueba de la cuantización del campo.

Answer 1

Tanto las oscilaciones Rabi como las reactivaciones son efectos de la mecánica cuántica. Sin embargo, son consecuencias de la cuantización de dos sistemas diferentes. Las oscilaciones de Rabi pueden explicarse y derivarse con una teoría semiclásica en la que el sistema atómico tiene niveles de energía cuantizados pero los campos luminosos incidentes son clásicos. Las oscilaciones Rabi no requieren campos cuantizados. Sin embargo, las reactivaciones cuánticas, en las que las oscilaciones Rabi decaen hasta cero antes de volver a aumentar, sólo pueden explicarse con campos cuantizados mediante el modelo de Jaynes-Cummings.

Answer 2

"es una consecuencia directa de la discreción"

"dijo que el renacimiento, y no sólo el colapso, en las oscilaciones Rabi es una característica sorprendente de la cuantización del campo EM"

La discreción y la cuantización no son exactamente lo mismo: si no pones tu átomo dentro de una caja sino que lo dejas libre, habrá un continuo en el campo EM (puedes hacer que el tamaño de la caja llegue al infinito): el átomo pasará del estado excitado al estado fundamental y dará su energía al campo EM, pero no habrá reactivación. Dentro de una caja finita los niveles de energía EM son discretos y puede haber reactivación.

En ambos casos se cuantifica el campo EM, pero si el tamaño de la caja llega al infinito (átomo libre) los niveles de energía EM tenderán a un continuo.

Así que creo que lo que dijo tu profesor fue : "el renacimiento, y no sólo el colapso, en las oscilaciones Rabi es un rasgo llamativo del DESCONOCIMIENTO del campo EM", porque como has dicho, si el campo EM no está cuantizado tampoco hay colapso.