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。 F{&0(6^p!  
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。 R,hwn2@B  
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。 RLh%Y>w  
P1qnU  
目录 ;|vn;s/  
第 1章引言 .1 ]D>\Z(b
 
1.1本书的范围和目标 .1 0$R}_Ok  
1.2历史 .1 F @!9rl'  
1.3本书内容 5 f2P2wt.$  
参考文献 6 |dqAT.  
更多阅读的建议 6 *kGk.a=  
第 2章场量子化 .8 !5zj+N  
2.1单模场的量子化 8 r[nvgzv@  
2.2单模场的量子涨落 . 13 XJ1<!tl  
2.3单模场的正交算符 . 14 M;X}v#l|XI  
2.4多模场 . 15 "V4ru&a  
2.5热平衡场 21 QlnI&o  
2.6真空涨落和零点能 . 25 F`f8q\Fc  
2.7量子相位 29 8}OII\  
习题 34 /:w.Zf>B9  
参考文献 36 sc# q03  
参考书目 36 Kb#
Z(C9  
第 3章相干态 37 {@67'jL  
3.1湮灭算符的本征态和最小不确定态 . 37 DUs0L\  
3.2位移真空态 . 41 ESY\!X:|  
3.3波包和时间演化 43 3AC/;WB9  
3.4相干态的产生 . 44 2$> <rB  
3.5相干态的更多性质 . 45 JN<u4\e{-&  
3.6相干态的相空间图像 . 48 J+nUxF;EE  
量子光学导论 d/I*$UC  
3.7密度算符和相空间几率分布 . 50 G4K3qD#+H  
3.8特征函数 55 *46hw(L  
习题 60 K1|xatx1V  
参考文献 61 68a  
参考书目 62 yex0rnQ|  
第 4章原子辐射的发射和吸收 . 63 [G}l;  
4.1原子-场相互作用 . 63 -*0U&]T  
4.2原子与经典场的相互作用 . 65 .5YW>PV  
4.3原子与量子场的相互作用 . 69 ujoJ6UOG  
4.4拉比模型 73 j !rQa^  
4.5全量子模型与 J-C模型 76 K2oyHw<mk  
4.6缀饰态 . 83 ;fKFmY41  
4.7密度算符方法：在热态上的应用 . 86 y[~w2a&+  
4.8大失谐下的 J-C模型：色散相互作用 89 @]:GTrs  
4.9 J-C模型的推广 91 e_t""h4D  
4.10 J-C模型的施密特分解和冯 ·诺伊曼熵 . 91 {$qLMx';  
习题 93 A}(Q^|6  
参考文献 95 p V`)  
参考书目 96 .hytn`+9  
第 5章量子相干函数 97 ~*^aCuq\  
5.1经典相干函数 . 97 +FlO_=Bu  
5.2量子相干函数 . 101 eQ eucmQd{  
5.3杨氏干涉 104 T.#Vma  
5.4高阶相干函数 . 106  <sC.  
习题 111 De:| T8&  
参考文献 112 UNKr FYl  
参考书目 112 "midC(rTm  
第 6章分束器与干涉仪 . 113 20k@!BNq  
6.1单光子实验 . 113 
^@n?&  
6.2分束器的量子力学描述 114 bZzB\FB~  
目录 VII ~{gV`nm=J  
6.3单光子干涉仪 . 120 xa|/P#q  
6.4无相互作用测量 121 w4\g]\  
6.5相干光的干涉测量 . 123 j21nh>d  
习题 124 z!:%Hbh=  
参考文献 125 s&~i S[  
参考书目 125 qK12:  
第 7章非经典光 . 127 ^|ln q.j  
7.1正交压缩 127 6]5e(J{Fz  
7.2正交压缩光的产生 . 141 B@v"giJgr  
7.3正交压缩光的探测 . 142 6-h(305A  
7.4振幅（或光子布居数）压缩态 . 143 HmZ*  
7.5光子反聚束 . 145 ;-!j,V+$h  
7.6薛定谔猫态 . 147 A

vn)%9  
7.7双模压缩真空态 154 0GP\*Y8  
7.8高阶压缩 160 ntt:>j$  
7.9宽带压缩光 . 161 AvEd?  
习题 162 Tg|/UUn  
参考文献 164 kB $?A8Olu  
参考书目 165 F{"4cyoou  
第 8章耗散相互作用和退相干 . 167 3"y,UtKGa  
8.1导引 . 167 4vb
tB2  
8.2单系统实现或系综实现 168 U *']7-  
8.3单个量子系统的实现 . 170 ^ woCwW8n  
8.4三能级原子的亚稳态和传输动力学 . 173 h;?H4j  
8.5退相干 . 175
?0k4l8R  
8.6从退相干中生成相干态：光平衡 . 178 IIIP<nyc  
8.7总结 . 178 )$7-CNWr~  
习题 178 af<wUxM0  
参考文献 179 9s@$P7N5B  
参考书目 180 19.oW49Sw  
第 9章量子力学的光学验证 181 l.`f^K=8  
9.1光子源：自发参量下转换 . 182 eY#_!{*Wn  
VIII 量子光学导论 Z_}[hz$  
9.2 HOM干涉仪 185 iW,fKXuo&y  
9.3量子擦除器 . 187 r\DA
&b  
9.4诱导的量子相干 189 ~Ddlr9Ej  
9.5光子的超光速隧穿 . 191 |v31weD8  
9.6局域实在论和贝尔理论的光学验证 . 192 voJmNH  
9.7弗朗松实验 . 197 Nr#" 5<W  
9.8下转换光在无绝对标准度量学方面的应用 . 199 ~gJJ@j 0n  
习题 200 o"-*,:Qe  
参考文献 201 `37$YdX  
参考书目 202 7ajkp+E6  
第 10章腔量子电动力学以及离子阱的实验 203 nYbI =_-  
10.1 里德伯原子 . 203 1NQstmd{  
10.2 与腔场进行相互作用的里德伯原子 205 r}Ec_0_lt  
10.3 J-C模型在实验中的实现 . 209 "D1u2>(  
10.4 在腔 QED中制备纠缠原子对 . 212 * j]"I=D  
10.5 用大失谐条件下的原子-场相互作用实现薛定谔猫态以及从量子到经典的退相干 213 C.Ty\@U  
10.6 光子数的量子非破坏测量 . 217 5`H.{4@  
10.7 J-C型相互作用在囚禁离子运动中的实现 217 ]p5]n*0X  
10.8结束语 220 VYC$Q;Z  
习题 221 mO(A'p "b  
参考文献 221 dAkJ5\=*  
参考书目 223 1}Mdo&:t  
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 " }oH3L  
11.1 量子纠缠优势 225 eB,eu4+-  
11.2 纠缠和干涉测量 226 E\lel4ai  
11.3 量子隐形传态 228 S"skKh4w  
11.4 密码术 230 Ti!<{>  
11.5 私钥密码系统 230 yON";|*\m  
11.6 公钥密码系统 232 %MH!L2|  
11.7 量子随机数产生器 . 233 3yp?|>e  
11.8 量子密码术 . 234 ,ctm;T1H+  
目录 IX 5KIlU78  
11.8.1量子密钥分发 234 j8#xNA  
11.8.2 BB84协议 234 ZtPnHs.x  
11.8.3 B92协议 237 !bg2(2z  
11.8.4埃克特协议 . 238 czu?]9;^ Z  
11.9量子通信的前景 239 O/1:2G/`  
11.10量子计算逻辑门 . 239 d:SLyFD$q  
11.11一些量子门的光学实现 . 243 5nSi2
9C  
11.12退相干和量子纠错 . 247 q9iHJ'lMD*  
习题 247 ~H1ZQ[  
参考文献 248 $$f89, h  
参考书目 250 2SV}mK U  
附录 A密度算符、纠缠态、施密特分解和冯·诺伊曼熵 . 251 b^q8s4(  
A.1密度算符 . 251 %Z]c[V.  
A.2两态系统和布洛赫球 . 254 lJIcU RI4  
A.3纠缠态 . 255 P
'Diie  
A.4施密特分解 256 NL}Q3Vv1.  
A.5冯·诺伊曼熵 258 _KZ&/  
A.6密度算符的动力学 259 eb#p-=^KP  
参考文献 259 N&jHU+{OU  
重要文献 259 o7=#ye&P  
附录 B果壳里的量子测量理论 . 261 vn(ji=  
参考文献 263 y13Y,cz~B  
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 @:%p#$V  
参考文献 266 :HW\awv  
附录 D非线性光学和自发参量下转换 . 267 J_eu(d[9  
参考文献 268 #WqpU.
  
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