量子光学导论

本书对量子光学领域包括光的量子本质以及光与物质的相互作用作了初步介绍。 }1,'rmT
 
本书内容几乎完全与量子化的电磁场相关。涵盖的主题包括空腔中单模场量子化、多模场量子化、量子相位、相干态、相空间赝几率分布、原子与场的相互作用、J-C模型、量子相干理论、分束器和干涉仪、非经典场压缩态、纠缠光子局域实在论（涉及下转换、腔量子电动力学的实验实现、囚禁离子、退相干及其应用、量子信息处理和量子密码术）的检验。本书提供了大量课后习题以及综述文献目录。 '(TmV#3  
本书专为那些已经学过量子力学的高年级本科生以及低年级研究生开设量子光学课程而设计。 X*)?LxTj  
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目录 V07VwVD  
第 1章引言 .1 wePI*."]  
1.1本书的范围和目标 .1 /Bh>  
1.2历史 .1 3jXR"@Z-  
1.3本书内容 5 Enu!u~1]F  
参考文献 6 [.ey_}X8  
更多阅读的建议 6 %6N)G!P  
第 2章场量子化 .8 HmW=t}!  
2.1单模场的量子化 8 ^glX1 )  
2.2单模场的量子涨落 . 13 6N&|2:U  
2.3单模场的正交算符 . 14 :q(D(mK  
2.4多模场 . 15 8-A:k E  
2.5热平衡场 21 %uj[`  
2.6真空涨落和零点能 . 25 &jt02+Hj'  
2.7量子相位 29 X:U=MWc>  
习题 34 "~_$T@^k>  
参考文献 36 3Fgz)*Gu]  
参考书目 36 JV&Zwbu  
第 3章相干态 37 )=y.^@UT@  
3.1湮灭算符的本征态和最小不确定态 . 37 ?THa5%8f  
3.2位移真空态 . 41 O/(3 87=U  
3.3波包和时间演化 43 LNaeB(z"  
3.4相干态的产生 . 44 40R"^*  
3.5相干态的更多性质 . 45 =,O/,2)  
3.6相干态的相空间图像 . 48 Qg[heND  
量子光学导论 >CH  
3.7密度算符和相空间几率分布 . 50 1E8$% 6VV  
3.8特征函数 55 t?KUK>>w  
习题 60 QjI#Cs}w  
参考文献 61 u2Y N[|V  
参考书目 62 o T:j:n  
第 4章原子辐射的发射和吸收 . 63 !;TR2Zcn  
4.1原子-场相互作用 . 63  ccRlql(  
4.2原子与经典场的相互作用 . 65 =Y/}b\9`T  
4.3原子与量子场的相互作用 . 69 JR])xPI`  
4.4拉比模型 73 s%5Uj}  
4.5全量子模型与 J-C模型 76 ZTr:xX{R6  
4.6缀饰态 . 83 
hK Fk$A  
4.7密度算符方法：在热态上的应用 . 86 DE'Xq6#PK  
4.8大失谐下的 J-C模型：色散相互作用 89 h|K\z{ A  
4.9 J-C模型的推广 91  c^rC8E  
4.10 J-C模型的施密特分解和冯 ·诺伊曼熵 . 91 nT_*EC<.  
习题 93 *+NGi(N  
参考文献 95 keae.6[  
参考书目 96 u$apH{  
第 5章量子相干函数 97 7F"3<U@J  
5.1经典相干函数 . 97 BO[+E'2  
5.2量子相干函数 . 101 $I\))*a  
5.3杨氏干涉 104 fDL3:%D
  
5.4高阶相干函数 . 106 pi|\0lH6W  
习题 111 >9 q]>fJ  
参考文献 112 bh{E&1sLh  
参考书目 112 f+{c1fb>s  
第 6章分束器与干涉仪 . 113 $[)6H7!U)  
6.1单光子实验 . 113 ~u};XhZ  
6.2分束器的量子力学描述 114 B.V?s,U  
目录 VII joxS+P5#  
6.3单光子干涉仪 . 120 su,`q  
6.4无相互作用测量 121 Y,3z-Pa=@  
6.5相干光的干涉测量 . 123 5P-K *C&  
习题 124 pTc$+Z73  
参考文献 125 DxE(9j  
参考书目 125 F(J\ct
ha  
第 7章非经典光 . 127 u wH)$Pl  
7.1正交压缩 127 &\JK%X.Jlt  
7.2正交压缩光的产生 . 141 iU.!oeR?  
7.3正交压缩光的探测 . 142 SCgyp(  
7.4振幅（或光子布居数）压缩态 . 143 " ]aQ Hh]f  
7.5光子反聚束 . 145 N<p5p0  
7.6薛定谔猫态 . 147 X7t5b7  
7.7双模压缩真空态 154 
np<f,  
7.8高阶压缩 160 rdXCWK$E  
7.9宽带压缩光 . 161 d1UVv
yH  
习题 162 y2oB]^z&n  
参考文献 164 Su$18a"Bc  
参考书目 165 0eQ~#~j&  
第 8章耗散相互作用和退相干 . 167 xeJ9H~^  
8.1导引 . 167 H|grb
Tv,  
8.2单系统实现或系综实现 168 eV"dv*R  
8.3单个量子系统的实现 . 170 =6.8bZT\
 
8.4三能级原子的亚稳态和传输动力学 . 173 b{Z^)u2X  
8.5退相干 . 175 xR\D(FLVS  
8.6从退相干中生成相干态：光平衡 . 178 m"96:v  
8.7总结 . 178 "9c.CI  
习题 178 5oVLv4Z9u  
参考文献 179 RpBiE8F4  
参考书目 180 $KoPGgC[  
第 9章量子力学的光学验证 181 x, G6\QmA  
9.1光子源：自发参量下转换 . 182 szf"|k!  
VIII 量子光学导论 .}IK}A/-  
9.2 HOM干涉仪 185 G> f^2  
9.3量子擦除器 . 187 'CP/ymf/a  
9.4诱导的量子相干 189 9V|E1-")E  
9.5光子的超光速隧穿 . 191 LXBbz;vYl  
9.6局域实在论和贝尔理论的光学验证 . 192 uPa/,"p  
9.7弗朗松实验 . 197 v[0DE*p  
9.8下转换光在无绝对标准度量学方面的应用 . 199 s-QM6*  
习题 200 )B-MPuB  
参考文献 201 #Tr;JAzVjG  
参考书目 202 o?:;8]sr!  
第 10章腔量子电动力学以及离子阱的实验 203 *>H
M$.?Q  
10.1 里德伯原子 . 203 $sU5=,
  
10.2 与腔场进行相互作用的里德伯原子 205 =gxgS<bde  
10.3 J-C模型在实验中的实现 . 209 ;cM8EU^.  
10.4 在腔 QED中制备纠缠原子对 . 212 t/l!KdY$  
10.5 用大失谐条件下的原子-场相互作用实现薛定谔猫态以及从量子到经典的退相干 213 AyQS4A.s[  
10.6 光子数的量子非破坏测量 . 217 Qv9*p('~A  
10.7 J-C型相互作用在囚禁离子运动中的实现 217 2rK-X_}  
10.8结束语 220 [W^6u7~  
习题 221 \>*MMe  
参考文献 221 'Qm` A=  
参考书目 223 T0@](g  
第 11章量子纠缠的应用 ——海森伯极限下的量子干涉和量子信息处理. 224 @4 zi]v  
11.1 量子纠缠优势 225 &"U9X"8b  
11.2 纠缠和干涉测量 226 8zP:*|D  
11.3 量子隐形传态 228 oV0LJ%  
11.4 密码术 230 k#1`  
11.5 私钥密码系统 230 }-R
EBrb-  
11.6 公钥密码系统 232 D

htU]w}  
11.7 量子随机数产生器 . 233 W0
+gfg  
11.8 量子密码术 . 234 ,!o\),N  
目录 IX Cm,*bgX  
11.8.1量子密钥分发 234 F&W0DaH  
11.8.2 BB84协议 234 !ol hZ  
11.8.3 B92协议 237 S5:"_U  
11.8.4埃克特协议 . 238 m.\ >95!  
11.9量子通信的前景 239 )LXoey!aZ  
11.10量子计算逻辑门 . 239 ^l]]qdNr  
11.11一些量子门的光学实现 . 243 N<#S3B?.  
11.12退相干和量子纠错 . 247 "E@NZ*"u  
习题 247 QLn5#x~xb  
参考文献 248 Jcwh|w9D8  
参考书目 250 !$:0E y(S  
附录 A密度算符、纠缠态、施密特分解和冯·诺伊曼熵 . 251 q7 %=`l  
A.1密度算符 . 251 N.fQ7z=Z(M  
A.2两态系统和布洛赫球 . 254 Yv#J`b@y  
A.3纠缠态 . 255 RZ#alFL,  
A.4施密特分解 256 2ru*#Z#(  
A.5冯·诺伊曼熵 258 `^XRrVX<  
A.6密度算符的动力学 259 >,w
\lf9  
参考文献 259 T[Z <bW~0  
重要文献 259 rd&*j^?  
附录 B果壳里的量子测量理论 . 261 nZ2mEt  
参考文献 263 ,\sR;=svK  
附录 C推导大失谐（远离共振）相互作用下的有效哈密顿量 . 264 Bo](n*i  
参考文献 266 *6 z'+'  
附录 D非线性光学和自发参量下转换 . 267 ,_"7|z wb  
参考文献 268 vh1 Ma<cx  
bm|Jb"T0b  
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