コヒーレント状態とは？
こひーれんとじょうたい
コヒーレント状態とは、量子光学において量子ゆらぎが最小かつ均等に保たれた光の状態で、通常のレーザー光が近似的にこれに相当します。
コヒーレント状態（coherent state）とは、量子力学的な調和振動子や電磁場において、不確定性原理の下限を等分に保つ最も「古典的に見える」量子状態のことです。物理学者エルヴィン・シュレーディンガーが1926年に導入し、後にロイ・グラウバーが量子光学の文脈で体系化しました。
通常の量子状態（光子数状態など）と異なり、コヒーレント状態は位置と運動量（または電場の振幅と位相）のゆらぎが均等に最小化されており、時間発展しても状態の形が変わらないという特性があります。数学的には、消滅演算子の固有状態として定義されます。
レーザー光はコヒーレント状態の良い近似であり、単色性・干渉性に優れた光をもたらします。一方、コヒーレント状態を出発点として一方のゆらぎをさらに小さくしたものがスクイーズド状態です。コヒーレント状態の主な特徴を整理すると以下のようになります。
- 光子数分布がポアソン分布に従う
- 振幅と位相の不確定性が等しく最小
- 古典的な調和振動と同じ軌道で時間発展する
- 異なるコヒーレント状態は互いに直交しない（非正規直交性）
量子光学・量子情報・量子通信の基礎概念として広く使われており、量子状態の「古典性」を測る基準にもなっています。
使い方・例文
よく整ったレーザー光はコヒーレント状態の近似として扱われ、干渉計や光通信の解析でこの概念が基準として登場します。
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