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。 YHRI UYd  
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。 _fyw  
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。 }.gg!V'9w  
B6pz1P?e}  
目录 /Bwea];^Q  
第 1章引言 .1 F'~/  
1.1本书的范围和目标 .1 Vut.oB$ ~  
1.2历史 .1 h?1pGz)[C  
1.3本书内容 5 vaxg^n|v9  
参考文献 6 8 [."%rzN  
更多阅读的建议 6 IIR?@/q  
第 2章场量子化 .8 
Em]T.'y  
2.1单模场的量子化 8 ?rK%;GTo  
2.2单模场的量子涨落 . 13 JWn{nJ$]  
2.3单模场的正交算符 . 14 d!LV@</  
2.4多模场 . 15 .6;B3  
2.5热平衡场 21 dDuA%V0  
2.6真空涨落和零点能 . 25 T8(wzs  
2.7量子相位 29 $tKATL*  
习题 34 Zn} )&Xt  
参考文献 36 {pg@JA  
参考书目 36 [:=[QlvV  
第 3章相干态 37 Kk(u
cO  
3.1湮灭算符的本征态和最小不确定态 . 37 G
JuD :  
3.2位移真空态 . 41 @ixX?N)V  
3.3波包和时间演化 43 ).boe& .  
3.4相干态的产生 . 44 KN`z68c4
L  
3.5相干态的更多性质 . 45 <EUSl|6  
3.6相干态的相空间图像 . 48 !?>)[@2 k6  
量子光学导论 te''sydUS  
3.7密度算符和相空间几率分布 . 50 ^U?(g0<"  
3.8特征函数 55 8{l=`y"nB  
习题 60 8WGM%n#q  
参考文献 61 3d<HIG^W}  
参考书目 62 `;qZ$HH  
第 4章原子辐射的发射和吸收 . 63 D6oby*_w  
4.1原子-场相互作用 . 63 I7_D $a=  
4.2原子与经典场的相互作用 . 65 Mfr#IzNHN  
4.3原子与量子场的相互作用 . 69 -Mv
w'#(0  
4.4拉比模型 73 eC{Z  
4.5全量子模型与 J-C模型 76 y~=hM   
4.6缀饰态 . 83 . R}y"O\  
4.7密度算符方法：在热态上的应用 . 86 %Tb|Yfyr C  
4.8大失谐下的 J-C模型：色散相互作用 89 9"RfL7{  
4.9 J-C模型的推广 91 )l}wjKfgO  
4.10 J-C模型的施密特分解和冯 ·诺伊曼熵 . 91 u_"h/)C'H  
习题 93 xwxjj  
参考文献 95 !dH&IEP~  
参考书目 96 gWo~o]f  
第 5章量子相干函数 97 <^_?hN8.  
5.1经典相干函数 . 97 kw~H%-,]  
5.2量子相干函数 . 101 j*`!o/=LI  
5.3杨氏干涉 104 &s;^q  
5.4高阶相干函数 . 106 j1C.#-P[  
习题 111 9tEKA|8  
参考文献 112 kAliCD)  
参考书目 112 &FVlTo1  
第 6章分束器与干涉仪 . 113 Hu7zmh5
FF  
6.1单光子实验 . 113 4Z<l>!  
6.2分束器的量子力学描述 114 'uzv\[  
目录 VII tQaCNS$=  
6.3单光子干涉仪 . 120 cB}2(`z9 B  
6.4无相互作用测量 121 L,pSdeq  
6.5相干光的干涉测量 . 123 2H+DT-hK  
习题 124 @qy*R'+  
参考文献 125 AS_+}*WSFQ  
参考书目 125 I<
K/d  
第 7章非经典光 . 127 AJd.K'=8  
7.1正交压缩 127 UjOhaj "h  
7.2正交压缩光的产生 . 141 O9X:1>a@i  
7.3正交压缩光的探测 . 142 gA1in  
7.4振幅（或光子布居数）压缩态 . 143 A<5`[<x$  
7.5光子反聚束 . 145 I 47GQho  
7.6薛定谔猫态 . 147 f$|v0Xs  
7.7双模压缩真空态 154 ,HkhKbQ  
7.8高阶压缩 160 Su$1 t  
7.9宽带压缩光 . 161 cloSJmUlQ  
习题 162 )V/lRR&  
参考文献 164
$jh>zf  
参考书目 165 \g1@A"  
第 8章耗散相互作用和退相干 . 167 sg"D;b:X  
8.1导引 . 167 `$SEkYdt  
8.2单系统实现或系综实现 168 uEGPgYY(  
8.3单个量子系统的实现 . 170 sLi//P?:t  
8.4三能级原子的亚稳态和传输动力学 . 173 ~yH>Ko9F}  
8.5退相干 . 175 +Z<Q^5w@  
8.6从退相干中生成相干态：光平衡 . 178 z12But\<  
8.7总结 . 178 akW3\(W}  
习题 178 Qr%Jm{_o  
参考文献 179 u\6]^T6  
参考书目 180 '(X[ w=WXy  
第 9章量子力学的光学验证 181 ou^nzm  
9.1光子源：自发参量下转换 . 182 q[OTaSQ~u^  
VIII 量子光学导论 V<V\0n!0  
9.2 HOM干涉仪 185 X/8iJ-KB  
9.3量子擦除器 . 187 <uKm%~xi<  
9.4诱导的量子相干 189 k-pEBhOH  
9.5光子的超光速隧穿 . 191 +aw>p_\  
9.6局域实在论和贝尔理论的光学验证 . 192 "I}Z2  
9.7弗朗松实验 . 197 m_"p$m;  
9.8下转换光在无绝对标准度量学方面的应用 . 199 -y*_.Ws9  
习题 200 mHEf-6|C`  
参考文献 201 -+=:+LhSMb  
参考书目 202 )
uid!d  
第 10章腔量子电动力学以及离子阱的实验 203 ,ANK3n\  
10.1 里德伯原子 . 203 A$%!9Cma  
10.2 与腔场进行相互作用的里德伯原子 205 YqSXi~.  
10.3 J-C模型在实验中的实现 . 209 R=?po=  
10.4 在腔 QED中制备纠缠原子对 . 212 ff}a <w  
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 U\Ar*b)/T  
10.6 光子数的量子非破坏测量 . 217 loUl$X.u  
10.7 J-C型相互作用在囚禁离子运动中的实现 217 [)SR$/A  
10.8结束语 220 ,#bb8+z&p  
习题 221 L=HVdeE  
参考文献 221 fQ36Hd?(5  
参考书目 223 DqzA U7  
第 11章量子纠缠的应用 ——海森伯极限下的量子干涉和量子信息处理. 224 p=~h|(M|  
11.1 量子纠缠优势 225 N~$Zeq=  
11.2 纠缠和干涉测量 226 >GznG[Ku  
11.3 量子隐形传态 228 *Cnq2=A]A  
11.4 密码术 230 7ZL#f![{  
11.5 私钥密码系统 230 J,1osG<6x  
11.6 公钥密码系统 232 1n`1o-&l-  
11.7 量子随机数产生器 . 233 5{FM#@  
11.8 量子密码术 . 234 uPFHlT  
目录 IX (eRKR2% q  
11.8.1量子密钥分发 234 PyMVTP4  
11.8.2 BB84协议 234 0Ox|^V  
11.8.3 B92协议 237 *F szGn<  
11.8.4埃克特协议 . 238 P*SCHe'  
11.9量子通信的前景 239 >I
d!I  
11.10量子计算逻辑门 . 239 NYjS  
11.11一些量子门的光学实现 . 243 nQ642i%RQ  
11.12退相干和量子纠错 . 247 dm2CA0   
习题 247 W ~Jzqp9g  
参考文献 248 Jh\:X<q  
参考书目 250 9si}WqAw  
附录 A密度算符、纠缠态、施密特分解和冯·诺伊曼熵 . 251 fQQsb 5=i  
A.1密度算符 . 251
("?&p3];b  
A.2两态系统和布洛赫球 . 254 w<Yv`$-`  
A.3纠缠态 . 255 |}M0,AS  
A.4施密特分解 256 jJUGZVM6)  
A.5冯·诺伊曼熵 258 wHtJ_Y  
A.6密度算符的动力学 259 GOf`Z'\xt  
参考文献 259 o9ctJf=qn  
重要文献 259 o
Q%\[s$  
附录 B果壳里的量子测量理论 . 261 +mc[S  
参考文献 263 "]T$\PJ
un  
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 JY2/YDJ  
参考文献 266 `S\zqF<  
附录 D非线性光学和自发参量下转换 . 267 ;P;"F21^>  
参考文献 268 cq,v1Y<  
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