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。 'D8WNZ8Q  
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。 p5c^dC{  
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。 8*3<Erv  
_niXl&C  
目录 JS r&
 S[  
第 1章引言 .1 A^_BK(EY  
1.1本书的范围和目标 .1 kJqgY|  
1.2历史 .1 u-3A6Q  
1.3本书内容 5 rIg1]q  
参考文献 6 ]'=]=o~4  
更多阅读的建议 6 tK6z#)  
第 2章场量子化 .8 s<[%76Y!  
2.1单模场的量子化 8 ozF>2`K }  
2.2单模场的量子涨落 . 13 S,Boutd  
2.3单模场的正交算符 . 14 7jT]J  
2.4多模场 . 15 N;7Xt9l  
2.5热平衡场 21 zlZ$t{[,  
2.6真空涨落和零点能 . 25 Rz1&(_Ps  
2.7量子相位 29 wQ qI@  
习题 34 yf+M  
参考文献 36 *SQ hXTn  
参考书目 36 )f9f_^;  
第 3章相干态 37 VS<E?JnbFV  
3.1湮灭算符的本征态和最小不确定态 . 37 9S@PY_ms  
3.2位移真空态 . 41 ulV)X/]1  
3.3波包和时间演化 43 *|ez|*-  
3.4相干态的产生 . 44 _Iy0-=G  
3.5相干态的更多性质 . 45 Ub*Gv(Pg  
3.6相干态的相空间图像 . 48 r7/y'Y]O  
量子光学导论 j2SJ4tB /  
3.7密度算符和相空间几率分布 . 50 C Fq3  
3.8特征函数 55 C1^=se  
习题 60 e
)l<D)  
参考文献 61 tM]~^U  
参考书目 62 #N_C|v/  
第 4章原子辐射的发射和吸收 . 63 2`I"
QU  
4.1原子-场相互作用 . 63 "S.5
_@?  
4.2原子与经典场的相互作用 . 65 Mfe/(tlI  
4.3原子与量子场的相互作用 . 69 fEE[huG  
4.4拉比模型 73 }z1aKa9  
4.5全量子模型与 J-C模型 76 6lOT5C eJ"  
4.6缀饰态 . 83 }YWLXxb;  
4.7密度算符方法：在热态上的应用 . 86 6=s!~  
4.8大失谐下的 J-C模型：色散相互作用 89 9F)+p7VJq  
4.9 J-C模型的推广 91 FjqoO.  
4.10 J-C模型的施密特分解和冯 ·诺伊曼熵 . 91 #L5H-6nz  
习题 93 x zu)``?  
参考文献 95 .'JO7of  
参考书目 96 ms8de>A|H  
第 5章量子相干函数 97 yEyx.Mh.Af  
5.1经典相干函数 . 97 Ahk6{uz  
5.2量子相干函数 . 101 T%Xl(.Ft  
5.3杨氏干涉 104 iTF`sjL  
5.4高阶相干函数 . 106 XQ]noaU  
习题 111 P2pdXNV  
参考文献 112 0(A`Ia  
参考书目 112 5xe}ljo  
第 6章分束器与干涉仪 . 113 -/rP0h5#  
6.1单光子实验 . 113 P_6oMR  
6.2分束器的量子力学描述 114 ^.)oQo SE  
目录 VII Bee`Pp2  
6.3单光子干涉仪 . 120 esU9  
6.4无相互作用测量 121 "C%<R  
6.5相干光的干涉测量 . 123 m/uBM6
SXx  
习题 124 NovF?kh2  
参考文献 125 ,Bax0p  
参考书目 125 =aZgq99  
第 7章非经典光 . 127 Uo?g@D  
7.1正交压缩 127 _K["qm{X_  
7.2正交压缩光的产生 . 141 H<41H;m  
7.3正交压缩光的探测 . 142 vFm8T58 7  
7.4振幅（或光子布居数）压缩态 . 143 ,Z*&QR  
7.5光子反聚束 . 145 Hc^q_{}"  
7.6薛定谔猫态 . 147 !m8MyZ}%  
7.7双模压缩真空态 154 OP0KK^#  
7.8高阶压缩 160 5r)ndW,aN  
7.9宽带压缩光 . 161 I^S gWC  
习题 162 +.^BM/z^O  
参考文献 164 c-1,((p  
参考书目 165 6BK-(>c(6  
第 8章耗散相互作用和退相干 . 167 
$P'Y  
8.1导引 . 167 vOIK6-  
8.2单系统实现或系综实现 168 J=?`~?Vbo  
8.3单个量子系统的实现 . 170 bQd'objpY  
8.4三能级原子的亚稳态和传输动力学 . 173 .kKU
MyW(  
8.5退相干 . 175 EQ< qN<uW  
8.6从退相干中生成相干态：光平衡 . 178 APY^A6^:j  
8.7总结 . 178 2$ m#)*\  
习题 178 VwJA  
参考文献 179 ?5'EP|<  
参考书目 180 'w//d $+G_  
第 9章量子力学的光学验证 181 SQ&nQzL  
9.1光子源：自发参量下转换 . 182 $>^DkrOd  
VIII 量子光学导论 q,S[[{("  
9.2 HOM干涉仪 185 X
c8r[dX  
9.3量子擦除器 . 187
ybk~m  
9.4诱导的量子相干 189 rywui10x*  
9.5光子的超光速隧穿 . 191 Q8-;w{%  
9.6局域实在论和贝尔理论的光学验证 . 192 %-9?rOr  
9.7弗朗松实验 . 197 ][vm4UY  
9.8下转换光在无绝对标准度量学方面的应用 . 199 E%Tpby}^'  
习题 200 Z[9) hGh  
参考文献 201 -_@zyF<G  
参考书目 202 4mHR+SZy  
第 10章腔量子电动力学以及离子阱的实验 203 7\(mn$  
10.1 里德伯原子 . 203 GZ=7)eJ~<  
10.2 与腔场进行相互作用的里德伯原子 205 U)CGRh8%+  
10.3 J-C模型在实验中的实现 . 209 Rhw- 49AWx  
10.4 在腔 QED中制备纠缠原子对 . 212 ?X $#J'U;  
10.5 用大失谐条件下的原子-场相互作用实现薛定谔猫态以及从量子到经典的退相干 213 .M(')$\U  
10.6 光子数的量子非破坏测量 . 217 gR5 EK$  
10.7 J-C型相互作用在囚禁离子运动中的实现 217 ZVu_E.4.  
10.8结束语 220 o,qq*}=  
习题 221 q|7i6jq\*R  
参考文献 221 R:N4_4& C~  
参考书目 223 <O<Kf:i&c1  
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 <'T:9  
11.1 量子纠缠优势 225 b"4'*<=au  
11.2 纠缠和干涉测量 226 sF.oZ>  
11.3 量子隐形传态 228 69q#Z
w[,,  
11.4 密码术 230 6=pE5UfT  
11.5 私钥密码系统 230 .4CCR[Het  
11.6 公钥密码系统 232 5:R$xgc  
11.7 量子随机数产生器 . 233 ov3FKMG?  
11.8 量子密码术 . 234 }xx"  
目录 IX "mk@p=d  
11.8.1量子密钥分发 234 ?Z^?A^; }$  
11.8.2 BB84协议 234 Ga<U
vr%+  
11.8.3 B92协议 237 IL0e:-@!0  
11.8.4埃克特协议 . 238 nj1T
X  
11.9量子通信的前景 239 R!)3{cjU@  
11.10量子计算逻辑门 . 239 r!+..c  
11.11一些量子门的光学实现 . 243 ?T1vc  
11.12退相干和量子纠错 . 247 KIRCye  
习题 247 X&LaAqlSG  
参考文献 248 1j_gQ,'20  
参考书目 250 /]1$Soo  
附录 A密度算符、纠缠态、施密特分解和冯·诺伊曼熵 . 251 ;OMR5KAz  
A.1密度算符 . 251 )tvP|
 
A.2两态系统和布洛赫球 . 254 ZA1:Y{V  
A.3纠缠态 . 255 :QoW*Gs1  
A.4施密特分解 256 q"@>rU4  
A.5冯·诺伊曼熵 258 )k^y<lC2a  
A.6密度算符的动力学 259 ~:JoKm`vU  
参考文献 259 @> |3d  
重要文献 259 :~^_*:  
附录 B果壳里的量子测量理论 . 261 d6+$[4w  
参考文献 263 n 9>**&5L  
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 PtTL tiE~  
参考文献 266 $,.XPK5Qu  
附录 D非线性光学和自发参量下转换 . 267 fEo5j`}  
参考文献 268 0:iR=S  
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