El modelo de Jaynes -Cummings (JCM para abreviar) es un modelo teórico en óptica cuántica . Describe un sistema que consta de un átomo de dos niveles que interactúa con un modo cuantificado de una cavidad óptica en presencia/ausencia de luz. JCM tiene un lugar especial en la física atómica y en la óptica cuántica, tanto experimental como teórica. También es el modelo estándar en nanoelectrónica para describir qubits que interactúan con un campo electromagnético monocromático (como el que se usa para la manipulación cuántica).
Este modelo fue propuesto originalmente en 1963 por Edwin Jaynes y Fred Cummings al comparar la teoría cuántica de la radiación y la teoría semiclásica del fenómeno de la radiación espontánea [1] . En la teoría semiclásica de la interacción átomo-campo , solo se cuantificaba el átomo , y el campo se consideraba más como una función del tiempo que como un operador . Una teoría semiclásica puede explicar muchos de los fenómenos observados en la óptica moderna (por ejemplo, la existencia del " ciclo de Rabi ").
JCM mostró cómo la cuantización del campo de radiación afecta la evolución del estado de un sistema de dos niveles en comparación con la teoría semiclásica de la interacción de la luz con un átomo. Más tarde se descubrió que la reactivación de la inversión atómica después de su decaimiento es una consecuencia directa de la discreción de los estados de campo ( fotones ) [2] [3] . Este es un efecto puramente cuántico que se puede describir con JCM, pero no con la teoría semiclásica. Veinticuatro años después, Rempe, Walter y Klein [4] hicieron una hermosa demostración de colapsos cuánticos (desintegraciones) y avivamientos (renacimientos) en un máser de un átomo .
El gráfico de oscilaciones cuánticas de inversión atómica se construye sobre la base de fórmulas encontradas por A.A. Karatsuba y E.A. Karatsuboy [5] .