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。 <NAR'{f  
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。 Qom@-A  
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。 {oJa8~P  
IIR?@/q  
目录 
Em]T.'y  
第 1章引言 .1 7Rh:+bT  
1.1本书的范围和目标 .1
h1gb&?w5P  
1.2历史 .1 `i:0dVs  
1.3本书内容 5 .6;B3  
参考文献 6 dDuA%V0  
更多阅读的建议 6 T8(wzs  
第 2章场量子化 .8 $tKATL*  
2.1单模场的量子化 8 Zn} )&Xt  
2.2单模场的量子涨落 . 13 N*MR6~z4  
2.3单模场的正交算符 . 14 jbGH3 L  
2.4多模场 . 15 g`6wj|@ =W  
2.5热平衡场 21 7w$R-Y/E  
2.6真空涨落和零点能 . 25 W|Tew-H{h_  
2.7量子相位 29 ii2Z}qe  
习题 34 <EUSl|6  
参考文献 36 

+UsR  
参考书目 36 ,Df36-74v5  
第 3章相干态 37 :58'U|
 
3.1湮灭算符的本征态和最小不确定态 . 37 bOdv]nQ1  
3.2位移真空态 . 41 "$'~=' [  
3.3波包和时间演化 43 (j I|F-i  
3.4相干态的产生 . 44 *u>\&`h=  
3.5相干态的更多性质 . 45 prs<ZxbQb  
3.6相干态的相空间图像 . 48 |G@)B!>  
量子光学导论 :Ir:OD#o  
3.7密度算符和相空间几率分布 . 50 eEh0T%9K  
3.8特征函数 55 !U!E_D.O  
习题 60 S3w?Zk3hO  
参考文献 61 htRZ}
e  
参考书目 62 *!/#39  
第 4章原子辐射的发射和吸收 . 63 csM|VNE>  
4.1原子-场相互作用 . 63 |K-lgrA  
4.2原子与经典场的相互作用 . 65 |*NrS<"  
4.3原子与量子场的相互作用 . 69 5gEfhZQ  
4.4拉比模型 73 &NQR*Tn  
4.5全量子模型与 J-C模型 76 sN}@b8o@  
4.6缀饰态 . 83 NXNon*"  
4.7密度算符方法：在热态上的应用 . 86 15:@pq\  
4.8大失谐下的 J-C模型：色散相互作用 89 S:uEK  
4.9 J-C模型的推广 91 x=#5\t9  
4.10 J-C模型的施密特分解和冯 ·诺伊曼熵 . 91 zn!  
习题 93 $:N "*  
参考文献 95 }x1IFTa!  
参考书目 96 z{0;%E  
第 5章量子相干函数 97 &RrQ()<as  
5.1经典相干函数 . 97 CEq]B:[IC  
5.2量子相干函数 . 101
(NC>[  
5.3杨氏干涉 104 ;T+U&U0d|  
5.4高阶相干函数 . 106 -b}S3<15@  
习题 111 3/=QZ8HA&-  
参考文献 112 {kH^
OZ^(e  
参考书目 112  ?|J+dW  
第 6章分束器与干涉仪 . 113 gVJ#LJ  
6.1单光子实验 . 113 mRY6[*u  
6.2分束器的量子力学描述 114 UeMe4$m  
目录 VII 15 11<,  
6.3单光子干涉仪 . 120 gtGKV  
6.4无相互作用测量 121
N:[;E3?O  
6.5相干光的干涉测量 . 123 5 h
adA>d  
习题 124 si_HN{  
参考文献 125 s)8M? |[`I  
参考书目 125 C'2 =0oou  
第 7章非经典光 . 127 5@+Ei25  
7.1正交压缩 127 pNQkKDbL+  
7.2正交压缩光的产生 . 141 hr6e1Er  
7.3正交压缩光的探测 . 142 =DTOI  
7.4振幅（或光子布居数）压缩态 . 143 KBqaI((  
7.5光子反聚束 . 145 cu?(P;mQi  
7.6薛定谔猫态 . 147 {4aY}= -Q*  
7.7双模压缩真空态 154 u=}bq{  
7.8高阶压缩 160 vW-`=30  
7.9宽带压缩光 . 161 sg"D;b:X  
习题 162 `$SEkYdt  
参考文献 164 ]</4#?_  
参考书目 165 4 6lEJ  
第 8章耗散相互作用和退相干 . 167 *Yu\YjLPG  
8.1导引 . 167 xyjVdD\  
8.2单系统实现或系综实现 168 )B$P#dP)i  
8.3单个量子系统的实现 . 170 x0h3jw+6  
8.4三能级原子的亚稳态和传输动力学 . 173 Z;~[@7`  
8.5退相干 . 175 u\6]^T6  
8.6从退相干中生成相干态：光平衡 . 178 '(X[ w=WXy  
8.7总结 . 178 |z]2KjF&w-  
习题 178 {Y:ZY+  
参考文献 179 G+X[R^RD  
参考书目 180 ?g;ZbD  
第 9章量子力学的光学验证 181 o$`kpr  
9.1光子源：自发参量下转换 . 182 jJ"EGFa8  
VIII 量子光学导论 k-pEBhOH  
9.2 HOM干涉仪 185 +aw>p_\  
9.3量子擦除器 . 187 53t-'K0l  
9.4诱导的量子相干 189 YATdGLTeq  
9.5光子的超光速隧穿 . 191 MR_bq_)  
9.6局域实在论和贝尔理论的光学验证 . 192 iQ{&&>V%  
9.7弗朗松实验 . 197 GP[r^Z  
9.8下转换光在无绝对标准度量学方面的应用 . 199 JD{MdhhV  
习题 200 ,ANK3n\  
参考文献 201 4JZHjf0M6  
参考书目 202 Kxl,] |e>  
第 10章腔量子电动力学以及离子阱的实验 203 G(0y|Eq  
10.1 里德伯原子 . 203 t0J5v;  
10.2 与腔场进行相互作用的里德伯原子 205 loUl$X.u  
10.3 J-C模型在实验中的实现 . 209 CFJjh^ ~=  
10.4 在腔 QED中制备纠缠原子对 . 212 ,#bb8+z&p  
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 L=HVdeE  
10.6 光子数的量子非破坏测量 . 217 fQ36Hd?(5  
10.7 J-C型相互作用在囚禁离子运动中的实现 217 "?SOBA!vy  
10.8结束语 220 ljJz#+H2_  
习题 221 TwuX-b  
参考文献 221 2yQ}Lxr(  
参考书目 223 GX@W"y  
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 Y <Znv%M  
11.1 量子纠缠优势 225 )jk1S  
11.2 纠缠和干涉测量 226 u.
kY
p  
11.3 量子隐形传态 228 .i+* #djx  
11.4 密码术 230 -N7xO)  
11.5 私钥密码系统 230 |#&V:GZp  
11.6 公钥密码系统 232 Itr7lv'5xx  
11.7 量子随机数产生器 . 233 -H4+ur JJ  
11.8 量子密码术 . 234 )t,{YGY#  
目录 IX P*SCHe'  
11.8.1量子密钥分发 234 >I
d!I  
11.8.2 BB84协议 234 NYjS  
11.8.3 B92协议 237 !b7'>b'J<1  
11.8.4埃克特协议 . 238 dm2CA0   
11.9量子通信的前景 239 W ~Jzqp9g  
11.10量子计算逻辑门 . 239 98A(jsj  
11.11一些量子门的光学实现 . 243 EDHg'q  
11.12退相干和量子纠错 . 247 `.>k)=F&  
习题 247 M20Bc,VI  
参考文献 248 `8Jq~u6_Z  
参考书目 250 e?!L}^f6X  
附录 A密度算符、纠缠态、施密特分解和冯·诺伊曼熵 . 251 If-,c^i  
A.1密度算符 . 251 &]VQR2J}:  
A.2两态系统和布洛赫球 . 254 7?MB8tJ5r4  
A.3纠缠态 . 255 `c'  
A.4施密特分解 256 %GX uuE}mX  
A.5冯·诺伊曼熵 258 g8I!E$  
A.6密度算符的动力学 259 DikdC5>O>m  
参考文献 259 `V&1]C8x  
重要文献 259 CZyz;Jtk  
附录 B果壳里的量子测量理论 . 261 ^Ti_<<X  
参考文献 263 P{S\pWZkk  
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 _~;&)cn,0  
参考文献 266 AfRW=&xdT  
附录 D非线性光学和自发参量下转换 . 267 SE^j=1  
参考文献 268 zLsb`)!  
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C,A!tj7@  
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