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。 l1 Nr5PT  
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。 X!6oviT|m  
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。 ,%Sf,h?"^  
l<X8Ooan#{  
目录 d^pzMaCI  
第 1章引言 .1 H.-VfROi2  
1.1本书的范围和目标 .1 GE?M. '!{{  
1.2历史 .1 `?P)RS30  
1.3本书内容 5 4}&$s  
参考文献 6 n3x<L:)  
更多阅读的建议 6 Cg#@JuwHa  
第 2章场量子化 .8 Lfr>y_i;F  
2.1单模场的量子化 8 V d`}F0WD  
2.2单模场的量子涨落 . 13  {@E(p4W  
2.3单模场的正交算符 . 14 cI#! Y  
2.4多模场 . 15 'j&+Pg)@  
2.5热平衡场 21 1>)q5D  
2.6真空涨落和零点能 . 25 0vYHx V  
2.7量子相位 29 .0=VQU  
习题 34 ^t0Yh%V7  
参考文献 36 ~3'}^V\  
参考书目 36 $*-U
Y  
第 3章相干态 37 ]'q"Kw/10  
3.1湮灭算符的本征态和最小不确定态 . 37 n=_jmR1  
3.2位移真空态 . 41 yUY* l@v]  
3.3波包和时间演化 43 CQ;.}=j ,  
3.4相干态的产生 . 44 J!+)
v  
3.5相干态的更多性质 . 45 5oOF|IYi  
3.6相干态的相空间图像 . 48 {V
K   
量子光学导论 `514HgR  
3.7密度算符和相空间几率分布 . 50 :n0czO6E  
3.8特征函数 55 /k_?S?  
习题 60 zqJ0pDS  
参考文献 61 ;:Kd?Tz$  
参考书目 62 SN<Dxa8Iy  
第 4章原子辐射的发射和吸收 . 63 -mfdngp3  
4.1原子-场相互作用 . 63 Z)
qts=  
4.2原子与经典场的相互作用 . 65 G_1`NyI  
4.3原子与量子场的相互作用 . 69 z\g6E/%%  
4.4拉比模型 73 f5tkv<) %  
4.5全量子模型与 J-C模型 76 .S{>?2  
4.6缀饰态 . 83 \A%s" O/  
4.7密度算符方法：在热态上的应用 . 86 $-*E   
4.8大失谐下的 J-C模型：色散相互作用 89 HzdyfZ!jR  
4.9 J-C模型的推广 91 Bk44 wz2X  
4.10 J-C模型的施密特分解和冯 ·诺伊曼熵 . 91 .ey=gI!x0  
习题 93 KB@F^&L {  
参考文献 95 u&-Zh@;Q7  
参考书目 96 P-Upv6J3  
第 5章量子相干函数 97 u6#FG9W7  
5.1经典相干函数 . 97 xtq='s8e  
5.2量子相干函数 . 101 }<=4A\LZ  
5.3杨氏干涉 104 99/`23YL  
5.4高阶相干函数 . 106 rY:A
 LA  
习题 111 ,GVD.whUl  
参考文献 112 n97pxD_74  
参考书目 112 %4#Q3YlyD  
第 6章分束器与干涉仪 . 113 OL0W'C9oA  
6.1单光子实验 . 113 77?D ~N[  
6.2分束器的量子力学描述 114 =[ZuE0c  
目录 VII "I}]]?y  
6.3单光子干涉仪 . 120 3;-P(G@  
6.4无相互作用测量 121 6 {j}Z*)m  
6.5相干光的干涉测量 . 123 K
.l7yBm  
习题 124 wR@"]Wk
R=  
参考文献 125 .z6"(?~  
参考书目 125 ~jOn)jBRZ  
第 7章非经典光 . 127 drkY~!a  
7.1正交压缩 127 %Bf;F;xuB  
7.2正交压缩光的产生 . 141 Xe.
az
 
7.3正交压缩光的探测 . 142 [+8in\T i  
7.4振幅（或光子布居数）压缩态 . 143 #[LnDU8
>9  
7.5光子反聚束 . 145 uKF)'gj  
7.6薛定谔猫态 . 147 m]"13E0*x  
7.7双模压缩真空态 154 }bA@QEJ  
7.8高阶压缩 160 :`X!no; {  
7.9宽带压缩光 . 161 qh)10*FB  
习题 162 SSH 1Ge5|  
参考文献 164 m2esVvP  
参考书目 165 c8<qn+=%?  
第 8章耗散相互作用和退相干 . 167 xa&5o`>1G  
8.1导引 . 167 7}%
Z>  
8.2单系统实现或系综实现 168 
i"Z  
8.3单个量子系统的实现 . 170 M[1!#Q><!  
8.4三能级原子的亚稳态和传输动力学 . 173 9o<5Z=  
8.5退相干 . 175 \#%1t  
8.6从退相干中生成相干态：光平衡 . 178 O*dtVX  
8.7总结 . 178 yZc_PC`  
习题 178 +J;T= p  
参考文献 179 Op>l~{{{  
参考书目 180 o1^Rx5  
第 9章量子力学的光学验证 181 &4}Uaxt)  
9.1光子源：自发参量下转换 . 182 /Y_)dz^@  
VIII 量子光学导论 1Ht&;V  
9.2 HOM干涉仪 185 g*-%.fNA  
9.3量子擦除器 . 187 !=SBeq  
9.4诱导的量子相干 189 *74VrAo  
9.5光子的超光速隧穿 . 191 >"?jW@|g  
9.6局域实在论和贝尔理论的光学验证 . 192 mYRsM s  
9.7弗朗松实验 . 197 [PP&}.k4"  
9.8下转换光在无绝对标准度量学方面的应用 . 199 @en*JxIM  
习题 200 'OjsV

$_  
参考文献 201 !Sj
0!\  
参考书目 202 DGrk}   
第 10章腔量子电动力学以及离子阱的实验 203 LEn+0^hX  
10.1 里德伯原子 . 203 >Y8\I  
10.2 与腔场进行相互作用的里德伯原子 205 |g1~-  
10.3 J-C模型在实验中的实现 . 209 mR3-+dB/  
10.4 在腔 QED中制备纠缠原子对 . 212 Q*K31Ln  
10.5 用大失谐条件下的原子-场相互作用实现薛定谔猫态以及从量子到经典的退相干 213 S( Vssi|y  
10.6 光子数的量子非破坏测量 . 217 {1Hs5bg@  
10.7 J-C型相互作用在囚禁离子运动中的实现 217 7Bs:u  
10.8结束语 220 Ax{C ^u  
习题 221 #Et%s8{  
参考文献 221 \iQ{Q&JR:  
参考书目 223 yq<mE(hS?  
第 11章量子纠缠的应用 ——海森伯极限下的量子干涉和量子信息处理. 224 :JD*uu  
11.1 量子纠缠优势 225 6*r#m%|   
11.2 纠缠和干涉测量 226 ;,7/>Vt  
11.3 量子隐形传态 228 :ND e<6?u  
11.4 密码术 230 ic=tVs  
11.5 私钥密码系统 230 rjWn>M  
11.6 公钥密码系统 232 ;t\oM7J|  
11.7 量子随机数产生器 . 233 Sece#K2J|  
11.8 量子密码术 . 234 dW#T1mB  
目录 IX u [Dz~  
11.8.1量子密钥分发 234 !HCuae3_  
11.8.2 BB84协议 234 ^jB17z[  
11.8.3 B92协议 237 mO8E-D*3  
11.8.4埃克特协议 . 238 ~/l5ys  
11.9量子通信的前景 239 `:#IZ  
11.10量子计算逻辑门 . 239 4Gor*
{  
11.11一些量子门的光学实现 . 243 )Rc  
11.12退相干和量子纠错 . 247 z;Yo76P  
习题 247 O]VHX![Y$  
参考文献 248 #dhce0m  
参考书目 250 LCMZw6p  
附录 A密度算符、纠缠态、施密特分解和冯·诺伊曼熵 . 251 6z2WN|78  
A.1密度算符 . 251 G:4'
')T  
A.2两态系统和布洛赫球 . 254 F9Co m}  
A.3纠缠态 . 255 F1GFn|OA  
A.4施密特分解 256 vlVHoF;&  
A.5冯·诺伊曼熵 258 6.6;oa4j  
A.6密度算符的动力学 259 q#_<J1)z  
参考文献 259  uWDWf5@  
重要文献 259 (U([T-H  
附录 B果壳里的量子测量理论 . 261 # ~(lY}  
参考文献 263 8{DW$ZtR  
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 mPJ@hr%3  
参考文献 266 }F4%5go  
附录 D非线性光学和自发参量下转换 . 267 K)N'~jCG  
参考文献 268 B1 Y   
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