Un láser que opera utilizando principios cuánticos como el entrelazamiento o el comportamiento atómico colectivo.Un láser cuántico es una fuente de luz que va más allá del principio clásico de emisión estimulada, aprovechando efectos de la mecánica cuántica como el entrelazamiento, la coherencia atómica colectiva o la luz comprimida para generar o moldear radiación. A diferencia de un láser convencional, donde los átomos emiten de manera independiente (aunque en fase), un láser cuántico puede involucrar átomos correlacionados que se 'escuchan' entre sí, lo que conduce a propiedades de ruido fundamentalmente diferentes, estadísticas de fotones distintas o incluso la capacidad de operar sin inversión de población tradicional. Este concepto es central para explorar la frontera entre la óptica cuántica y la física del láser, y promete fuentes de luz con propiedades inalcanzables por medios clásicos.
Los fundamentos teóricos se establecieron en las décadas de 1980 y 1990, con contribuciones clave de investigadores como Marlan Scully y Herbert Walther, quienes propusieron el 'microláser' y exploraron efectos de coherencia cuántica en la emisión láser. Sin embargo, el término 'láser cuántico' se usa de manera amplia y no se atribuye a un único inventor.
En un láser estándar, los átomos excitados son estimulados para emitir fotones en fase, creando luz coherente. En un láser cuántico, el medio activo se prepara en un estado colectivo cuántico—por ejemplo, una superposición o un estado entrelazado—de modo que los eventos de emisión no son independientes. Esto se puede lograr acoplando los átomos a un campo de cavidad común o utilizando interacciones diseñadas que hacen que los átomos se comporten como una única entidad cuántica. El resultado es que la luz emitida puede tener un ruido de intensidad reducido (luz comprimida), estadísticas de fotones sub-Poissonianas, o incluso exhibir entrelazamiento entre la luz y el conjunto atómico.
Los láseres cuánticos se están explorando para mediciones de ultra precisión, comunicación cuántica y como componentes básicos para redes cuánticas, donde sus propiedades de luz no clásicas pueden mejorar la sensibilidad o permitir la transferencia segura de información.
En un láser cuántico, los átomos pueden estar tan fuertemente correlacionados que la luz que emiten puede ser 'silenciosa'—con fluctuaciones de intensidad por debajo del límite clásico de ruido de disparo, una hazaña imposible para un láser convencional.
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