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。 ^!v{ >3  
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(~!33[G  
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。 `k;MGs)&  
Kj{(jT  
目录 AY x*Ngn  
第 1章引言 .1 \9!hg(-F  
1.1本书的范围和目标 .1 EGMIw?%Y`-  
1.2历史 .1 \8<ZPqt9  
1.3本书内容 5 S.,5vI"s,  
参考文献 6 |L<p90  
更多阅读的建议 6 _c$F?9:  
第 2章场量子化 .8 ]#sF pWI[N  
2.1单模场的量子化 8 nRHxbE}::  
2.2单模场的量子涨落 . 13 =pk5'hBAi  
2.3单模场的正交算符 . 14 +5i~}Q!  
2.4多模场 . 15
rNN,!  
2.5热平衡场 21 f`vu+nw  
2.6真空涨落和零点能 . 25 n@te.,?A"  
2.7量子相位 29 T B(K&3_D  
习题 34 2 r';)8:  
参考文献 36 =kP|TR!o-  
参考书目 36 M/a40uK  
第 3章相干态 37 ,_M  
3.1湮灭算符的本征态和最小不确定态 . 37 M* 0zvNg  
3.2位移真空态 . 41 +(U;+6
b  
3.3波包和时间演化 43 (Go1@;5I  
3.4相干态的产生 . 44 P y!$r  
3.5相干态的更多性质 . 45 *8Kx y@  
3.6相干态的相空间图像 . 48 7R7e3p,K  
量子光学导论 ?#~km0~F)  
3.7密度算符和相空间几率分布 . 50 7!g"q\s  
3.8特征函数 55 H8!
)zZ  
习题 60 8|) $;.  
参考文献 61 SpC6dkxD\  
参考书目 62 N8KH.P+  
第 4章原子辐射的发射和吸收 . 63 6Z#$(oC  
4.1原子-场相互作用 . 63 %7hf6Xo=  
4.2原子与经典场的相互作用 . 65 &dky_H  
4.3原子与量子场的相互作用 . 69 )}$]~ f4R  
4.4拉比模型 73 d+WNg2#v  
4.5全量子模型与 J-C模型 76 S;^'Ek"Z.  
4.6缀饰态 . 83 x8!uI)#tS  
4.7密度算符方法：在热态上的应用 . 86 ]o?r(1  
4.8大失谐下的 J-C模型：色散相互作用 89 =Cc]ugl7-  
4.9 J-C模型的推广 91 AL{iQxQ6  
4.10 J-C模型的施密特分解和冯 ·诺伊曼熵 . 91 uGpLh0  
习题 93 \C<'2KZR,  
参考文献 95 hS'!JAM>Q  
参考书目 96 25Uw\rKeO  
第 5章量子相干函数 97 j8)rz  
5.1经典相干函数 . 97 G{74o8  
5.2量子相干函数 . 101 b5)a6qtb  
5.3杨氏干涉 104 
F4]=(T  
5.4高阶相干函数 . 106 %v4*$E!f  
习题 111 l:+$Ks  
参考文献 112 k&9[}a*  
参考书目 112 wx8Qz,Z  
第 6章分束器与干涉仪 . 113 8ly6CP+^B  
6.1单光子实验 . 113 W3gHzT?{  
6.2分束器的量子力学描述 114 wvmcD%   
目录 VII c'DNO~H  
6.3单光子干涉仪 . 120 ue1g(;  
6.4无相互作用测量 121 4rLc] >  
6.5相干光的干涉测量 . 123 vA2>&YDFX  
习题 124 =Eb$rc)
 
参考文献 125 z|8zNt Ug  
参考书目 125 u'T?e
+=  
第 7章非经典光 . 127 wGw<z[:f  
7.1正交压缩 127 L{0\M`B-  
7.2正交压缩光的产生 . 141 22/"
0=2g  
7.3正交压缩光的探测 . 142 .@0@Y  
7.4振幅（或光子布居数）压缩态 . 143 TVF:z_M9  
7.5光子反聚束 . 145 BvS
!P8  
7.6薛定谔猫态 . 147 E9\u^"GVO  
7.7双模压缩真空态 154 :JU$6  
7.8高阶压缩 160 PqMu2 e  
7.9宽带压缩光 . 161 _jb&=f8  
习题 162 -/:!AxIH  
参考文献 164 Dy*K;e-+  
参考书目 165 2UG>(R:  
第 8章耗散相互作用和退相干 . 167 d;nk>6<|  
8.1导引 . 167 L d{`k  
8.2单系统实现或系综实现 168 CfT(a!;Eox  
8.3单个量子系统的实现 . 170 -"EPU]q  
8.4三能级原子的亚稳态和传输动力学 . 173 ftz-l&5  
8.5退相干 . 175 P%;lHC #i  
8.6从退相干中生成相干态：光平衡 . 178 L}7 TM:%  
8.7总结 . 178 L2c\i  
习题 178 F:sUGM,  
参考文献 179 Zrzv';  
参考书目 180 L|nFN}da  
第 9章量子力学的光学验证 181 8JXS:J.|v  
9.1光子源：自发参量下转换 . 182 H43d[@h  
VIII 量子光学导论 -p"}K~lt:  
9.2 HOM干涉仪 185 7m%[$X`  
9.3量子擦除器 . 187 J!}\v=Rn  
9.4诱导的量子相干 189 x)pR^t7u8  
9.5光子的超光速隧穿 . 191 p +nh]  
9.6局域实在论和贝尔理论的光学验证 . 192 +6x}yc:yd  
9.7弗朗松实验 . 197 ktkS$  
9.8下转换光在无绝对标准度量学方面的应用 . 199 3 }3C*w+  
习题 200 Z_a@,k:+[  
参考文献 201 k7& cc|y  
参考书目 202 =b8u8*ua  
第 10章腔量子电动力学以及离子阱的实验 203 bYmk5fpRG  
10.1 里德伯原子 . 203 FOteNQTj  
10.2 与腔场进行相互作用的里德伯原子 205 =sso )/3  
10.3 J-C模型在实验中的实现 . 209 SW5n?Qj3-  
10.4 在腔 QED中制备纠缠原子对 . 212 1,7 }ah_  
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 $wyPGok  
10.6 光子数的量子非破坏测量 . 217 ^%m{yf#  
10.7 J-C型相互作用在囚禁离子运动中的实现 217 "<Yxt"Z4  
10.8结束语 220 &?TXsxf1Zh  
习题 221 ]E)D})r`#  
参考文献 221 u08j9) ,4  
参考书目 223 f\r"7j  
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 Dbb=d8utE  
11.1 量子纠缠优势 225 h(^c5#.  
11.2 纠缠和干涉测量 226 RN}joKV  
11.3 量子隐形传态 228 8Zy*#[-  
11.4 密码术 230 #*%?
]B=  
11.5 私钥密码系统 230 0+[3>Ny0  
11.6 公钥密码系统 232 ^*+j7A.n  
11.7 量子随机数产生器 . 233 138v{Z  
11.8 量子密码术 . 234 -0TI7 @  
目录 IX hi4-Z=pl  
11.8.1量子密钥分发 234 `[e0_g\  
11.8.2 BB84协议 234 O.Y|},F  
11.8.3 B92协议 237 !E|R3eX_  
11.8.4埃克特协议 . 238 l5]R*mR  
11.9量子通信的前景 239 WYP\J1sy  
11.10量子计算逻辑门 . 239 #s' `bF^  
11.11一些量子门的光学实现 . 243 x iz+R9p  
11.12退相干和量子纠错 . 247 /0!.u[t)~  
习题 247 tc{l?7P  
参考文献 248 m2/S(f  
参考书目 250 C(UWir3mW?  
附录 A密度算符、纠缠态、施密特分解和冯·诺伊曼熵 . 251 SrGJ#K&%  
A.1密度算符 . 251 O9m sPb:  
A.2两态系统和布洛赫球 . 254 &gW<v\6,  
A.3纠缠态 . 255 neE Zw#(Z  
A.4施密特分解 256 ^6Zx-Mf\  
A.5冯·诺伊曼熵 258 DC8\v+K  
A.6密度算符的动力学 259 b4EUrSL  
参考文献 259 WncHgz  
重要文献 259 97<Z,q72Y  
附录 B果壳里的量子测量理论 . 261 ]HB1JJiS~  
参考文献 263 ,7 m33Pv*  
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 _00}O+GLM4  
参考文献 266 )A6=P%;}>I  
附录 D非线性光学和自发参量下转换 . 267 ,L<x=Dg  
参考文献 268 bxO[y<|XL  
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