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。 oRM EC7!A0  
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。
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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。 STgl{#
 
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目录 HtOo*\Ne  
第 1章引言 .1 *(ex:1sW  
1.1本书的范围和目标 .1 ,hK0F3?H>  
1.2历史 .1 }~lF Rf
 
1.3本书内容 5 HMNjQ 1
y  
参考文献 6 #bPio  
更多阅读的建议 6 +MC>?rr_u  
第 2章场量子化 .8 ).eT~e Gj  
2.1单模场的量子化 8 GY4:9Lub7  
2.2单模场的量子涨落 . 13 W|=?-
 
2.3单模场的正交算符 . 14 <\x/Y$jm0n  
2.4多模场 . 15 R!xs;|]  
2.5热平衡场 21 9bjjo;A  
2.6真空涨落和零点能 . 25 \()\pp~4  
2.7量子相位 29 ?8Cxt|o>  
习题 34 Kzxzz6R?  
参考文献 36 JGIN<J85e  
参考书目 36 NFGC.<  
第 3章相干态 37 c=H(*#  
3.1湮灭算符的本征态和最小不确定态 . 37 #{(?a.:  
3.2位移真空态 . 41 aPB %6c=  
3.3波包和时间演化 43 IoNZ'g?d  
3.4相干态的产生 . 44 io cr  
3.5相干态的更多性质 . 45 !-r@_tn|  
3.6相干态的相空间图像 . 48 KtHh--j`  
量子光学导论  ;9c3IK@  
3.7密度算符和相空间几率分布 . 50 '9GHmtdO,  
3.8特征函数 55 H;s0
|KRgJ  
习题 60 pRXA!QfO  
参考文献 61 )8&Q.? T  
参考书目 62 E?&
dZR  
第 4章原子辐射的发射和吸收 . 63 [7]p\'j  
4.1原子-场相互作用 . 63 Kv+E"2d  
4.2原子与经典场的相互作用 . 65 5d|*E_yu  
4.3原子与量子场的相互作用 . 69 uW4G!Kw28  
4.4拉比模型 73 %-]j;'6}cX  
4.5全量子模型与 J-C模型 76 <(d^2-0  
4.6缀饰态 . 83 :RHNV  
4.7密度算符方法：在热态上的应用 . 86 .eXIbd<C  
4.8大失谐下的 J-C模型：色散相互作用 89 2U>1-p&dn  
4.9 J-C模型的推广 91 3z: rUhA  
4.10 J-C模型的施密特分解和冯 ·诺伊曼熵 . 91 +n9&q#ah  
习题 93 [x!T<jJ  
参考文献 95 u4$d#0sA  
参考书目 96 ]V]~I.  
第 5章量子相干函数 97 M O* m@  
5.1经典相干函数 . 97 6luCi$bL  
5.2量子相干函数 . 101 0"u*Kn  
5.3杨氏干涉 104 dz5bW>  
5.4高阶相干函数 . 106 /j -LW1:N  
习题 111 _@sqCf%|  
参考文献 112 6,_CLM  
参考书目 112 abD55YJY  
第 6章分束器与干涉仪 . 113 _w+sx5  
6.1单光子实验 . 113 Pc? d@tm  
6.2分束器的量子力学描述 114 xQ1&j,R]  
目录 VII R
NoS7[&  
6.3单光子干涉仪 . 120 XnWr~h{b  
6.4无相互作用测量 121 /c/!13|  
6.5相干光的干涉测量 . 123 L7n->8Qk  
习题 124 z^~uq:  
参考文献 125 k4pvp5}%  
参考书目 125 ~u%9@}Oo>  
第 7章非经典光 . 127 1$@k@*u\  
7.1正交压缩 127 '4HwS$mW3  
7.2正交压缩光的产生 . 141 }'kk}2ej`  
7.3正交压缩光的探测 . 142 #k)G1Y[c  
7.4振幅（或光子布居数）压缩态 . 143 Dr(.|)hv[&  
7.5光子反聚束 . 145 \C}tK,79  
7.6薛定谔猫态 . 147 <6p{eGAQV  
7.7双模压缩真空态 154 1ErH \!  
7.8高阶压缩 160 2c0eh-Gf  
7.9宽带压缩光 . 161 ,PRM(n-  
习题 162 ^fnRzX  
参考文献 164 ~DqNA%Mb  
参考书目 165 "793R^Tz  
第 8章耗散相互作用和退相干 . 167 K+T`'J4  
8.1导引 . 167 hpWAQ#%oHm  
8.2单系统实现或系综实现 168 LfOGq%&  
8.3单个量子系统的实现 . 170 FD_0FMZ9,  
8.4三能级原子的亚稳态和传输动力学 . 173 a;*&q/{o  
8.5退相干 . 175 b^Rg_,s  
8.6从退相干中生成相干态：光平衡 . 178 s}|IRDpp  
8.7总结 . 178 p4{?Rhb6  
习题 178 aM?7'8/  
参考文献 179 @!%<JZEz3  
参考书目 180 =5dv38  
第 9章量子力学的光学验证 181 * +A!12s@  
9.1光子源：自发参量下转换 . 182 vU{ZB^+&6o  
VIII 量子光学导论 )4GfT  
9.2 HOM干涉仪 185 1Lj\"+.  
9.3量子擦除器 . 187 #J2856bzS  
9.4诱导的量子相干 189 &lI.N~Ao  
9.5光子的超光速隧穿 . 191 qf
24l&}  
9.6局域实在论和贝尔理论的光学验证 . 192 /^/'9}7  
9.7弗朗松实验 . 197 8l!S<RA  
9.8下转换光在无绝对标准度量学方面的应用 . 199 #"i}wS  
习题 200 )E6m}?H5  
参考文献 201 cO(|>&tJ  
参考书目 202 rX;
(48Y  
第 10章腔量子电动力学以及离子阱的实验 203 .V/TVz!b  
10.1 里德伯原子 . 203 I|WBT  
10.2 与腔场进行相互作用的里德伯原子 205 ?1PY]KNaK  
10.3 J-C模型在实验中的实现 . 209 u=rY  
10.4 在腔 QED中制备纠缠原子对 . 212 IHxX:a/iv  
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 <PV @JJ"  
10.6 光子数的量子非破坏测量 . 217 [&+wW  
10.7 J-C型相互作用在囚禁离子运动中的实现 217 4,$x~m`N  
10.8结束语 220 B>?. Nr  
习题 221 6"_FjS3Sl  
参考文献 221 #XJYkaL  
参考书目 223 /-BplU*"9  
第 11章量子纠缠的应用 ——海森伯极限下的量子干涉和量子信息处理. 224 |&RdOjw$u  
11.1 量子纠缠优势 225 7!MW`L/`  
11.2 纠缠和干涉测量 226 NRoi` IIj  
11.3 量子隐形传态 228 d6hWmZVC  
11.4 密码术 230 s/,St!A4!  
11.5 私钥密码系统 230 xZ,g6s2o  
11.6 公钥密码系统 232 .'.|s?s  
11.7 量子随机数产生器 . 233 x]a>Q),  
11.8 量子密码术 . 234 Nu9mK  
目录 IX 3j.f3~"  
11.8.1量子密钥分发 234 .4KXe"~E  
11.8.2 BB84协议 234 u1]5qtg"  
11.8.3 B92协议 237 Itz_;+I.Mp  
11.8.4埃克特协议 . 238 N{Is2Ia  
11.9量子通信的前景 239 ]^Q`CiKd  
11.10量子计算逻辑门 . 239 u:m]-'  
11.11一些量子门的光学实现 . 243 -u{k  
11.12退相干和量子纠错 . 247 e?Cbl'
 
习题 247 38Wv&
!  
参考文献 248 ~"=nt@M]  
参考书目 250 vkBngsS  
附录 A密度算符、纠缠态、施密特分解和冯·诺伊曼熵 . 251 |(S=G'AtU  
A.1密度算符 . 251 2!" N9Adt  
A.2两态系统和布洛赫球 . 254 \W1?Qc1]  
A.3纠缠态 . 255 5jYRIvM[Q~  
A.4施密特分解 256 #~p1\['|M  
A.5冯·诺伊曼熵 258 39m#  
A.6密度算符的动力学 259 .`,YUr$.  
参考文献 259 z@i
Y(;Qo  
重要文献 259 {W0]0_mI(  
附录 B果壳里的量子测量理论 . 261 Uyi_B.:`  
参考文献 263 T+2?u.{I  
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 *;o=hM)Tp  
参考文献 266 fMLm_5(H  
附录 D非线性光学和自发参量下转换 . 267 2I>CA[qp  
参考文献 268 =VY[m-q5  
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