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。 u-lrTa""z  
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。 :ezA+=ENg  
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。 =]T|h  

B9wp*:.  
目录 fzl=d_  
第 1章引言 .1 bpGzTU  
1.1本书的范围和目标 .1 NvcHv7,  
1.2历史 .1 6!Qknk$  
1.3本书内容 5 -z
pr
NQW  
参考文献 6 :#Ty^-"]1  
更多阅读的建议 6 Pfm*<,'x"[  
第 2章场量子化 .8 vsH3{:&;"P  
2.1单模场的量子化 8 5KK{%6#f\  
2.2单模场的量子涨落 . 13 XHy?  
2.3单模场的正交算符 . 14 Ga.0Io&}C  
2.4多模场 . 15 Cgo9
rC~]  
2.5热平衡场 21 S:#e8H_7m]  
2.6真空涨落和零点能 . 25 M]1;  
2.7量子相位 29 C]/&vh7ta  
习题 34 N50fL  
参考文献 36 `y'aH 'EEd  
参考书目 36 )R~a;?T_c0  
第 3章相干态 37
rxs8De  
3.1湮灭算符的本征态和最小不确定态 . 37 AhR0zg  
3.2位移真空态 . 41
ikr7DBLt  
3.3波包和时间演化 43 =9(tsB gTX  
3.4相干态的产生 . 44 :xM}gPj"  
3.5相干态的更多性质 . 45 `6P?G|'   
3.6相干态的相空间图像 . 48 M</Wd{.g"  
量子光学导论 ><X $#  
3.7密度算符和相空间几率分布 . 50 YN/u9[=`  
3.8特征函数 55 0:. 6rp  
习题 60 <iRWd  
参考文献 61 n_J5zQJ  
参考书目 62 ~zMDY F"&  
第 4章原子辐射的发射和吸收 . 63 B7|c`7x(  
4.1原子-场相互作用 . 63 @/LiR>,  
4.2原子与经典场的相互作用 . 65 B_cgWJ*4  
4.3原子与量子场的相互作用 . 69 [NL -!  
4.4拉比模型 73 q4+Yv2e <r  
4.5全量子模型与 J-C模型 76 >{b3>s~T  
4.6缀饰态 . 83 y=#j`MH{>  
4.7密度算符方法：在热态上的应用 . 86 .wD>Gs{sH[  
4.8大失谐下的 J-C模型：色散相互作用 89 ^Wm*-4  
4.9 J-C模型的推广 91 ?&6Q%IUW1  
4.10 J-C模型的施密特分解和冯 ·诺伊曼熵 . 91 &5d\~{;  
习题 93 T
ywK\hH  
参考文献 95 Si]X rub  
参考书目 96 bH,M,xIL2  
第 5章量子相干函数 97 6(>WGR
 
5.1经典相干函数 . 97 \ZsP]};*  
5.2量子相干函数 . 101 !O8.#+  
5.3杨氏干涉 104 Gp8psH  
5.4高阶相干函数 . 106 gX_SKy  
习题 111 ~{$L
9;x  
参考文献 112 :s]\k%"  
参考书目 112 a5)JkC  
第 6章分束器与干涉仪 . 113 3[.3dy7,Z  
6.1单光子实验 . 113 &1l~&,,  
6.2分束器的量子力学描述 114 >P<'L4;  
目录 VII T=>vh*J  
6.3单光子干涉仪 . 120 [EruyWK  
6.4无相互作用测量 121 'mJ1
3  
6.5相干光的干涉测量 . 123 L?Cjo4xS  
习题 124 vbaC+AiX  
参考文献 125 djfU:$!j&  
参考书目 125 L0xsazX:x  
第 7章非经典光 . 127 {pC\\}  
7.1正交压缩 127 (7~%B"  
7.2正交压缩光的产生 . 141 7VY8CcL  
7.3正交压缩光的探测 . 142 Fo(y7$33*  
7.4振幅（或光子布居数）压缩态 . 143 Hr&Ere8.4p  
7.5光子反聚束 . 145 ` .$&T7  
7.6薛定谔猫态 . 147 Cx,-_  
7.7双模压缩真空态 154 sjn:O'  
7.8高阶压缩 160 >8(jW  
7.9宽带压缩光 . 161 WGPD8.  
习题 162 LZa% x  
参考文献 164 H#`8Ey  
参考书目 165 J 3B`Krh  
第 8章耗散相互作用和退相干 . 167 fdLBhe#9M  
8.1导引 . 167 pZjpc#*9N  
8.2单系统实现或系综实现 168 8jNOEM(0Y+  
8.3单个量子系统的实现 . 170 ]VDn'@uM  
8.4三能级原子的亚稳态和传输动力学 . 173 C/)`<b(  
8.5退相干 . 175 x9D/s`!  
8.6从退相干中生成相干态：光平衡 . 178 _@K YF)  
8.7总结 . 178 {[tZ.1.w  
习题 178 lC4PKmno  
参考文献 179 bS%C?8  
参考书目 180 qlvwK&W<QM  
第 9章量子力学的光学验证 181
.`+yo0O:  
9.1光子源：自发参量下转换 . 182 %/!+(7 D  
VIII 量子光学导论 kV+ R5R  
9.2 HOM干涉仪 185 0MrN:M2B  
9.3量子擦除器 . 187 #Wk5E2t  
9.4诱导的量子相干 189 "&<~UiI  
9.5光子的超光速隧穿 . 191 x0ne8NDP  
9.6局域实在论和贝尔理论的光学验证 . 192 hkF^?AJ  
9.7弗朗松实验 . 197 \447]<u  
9.8下转换光在无绝对标准度量学方面的应用 . 199 ]!faA\1  
习题 200 ST% T =_q  
参考文献 201 xl,ryc3J  
参考书目 202 *:
S~C  
第 10章腔量子电动力学以及离子阱的实验 203 5*+I M*c  
10.1 里德伯原子 . 203 JqSr[q  
10.2 与腔场进行相互作用的里德伯原子 205 A_F0\ EN*  
10.3 J-C模型在实验中的实现 . 209 ?BsH{QRYQ  
10.4 在腔 QED中制备纠缠原子对 . 212 _Jy,yMQ^[_  
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(Z!J6{c  
10.6 光子数的量子非破坏测量 . 217 2vvh|?M  
10.7 J-C型相互作用在囚禁离子运动中的实现 217  P63 (^R  
10.8结束语 220 AqqHD=Yp  
习题 221 R\y'_S=#a  
参考文献 221 bl$j%gI%,  
参考书目 223 .<.#aY;N  
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 ( OXY^iq  
11.1 量子纠缠优势 225 ;W6-i2?  
11.2 纠缠和干涉测量 226 |*fNH(8&H  
11.3 量子隐形传态 228 cd&B?\I  
11.4 密码术 230 )#PtV~64  
11.5 私钥密码系统 230 0Z8/R  
11.6 公钥密码系统 232 q)k{W>O  
11.7 量子随机数产生器 . 233 10O3Z9  
11.8 量子密码术 . 234 K:a3+k d
 
目录 IX 3a^)u-9,x  
11.8.1量子密钥分发 234 1a*6ZGk.  
11.8.2 BB84协议 234 u GAh7Sop  
11.8.3 B92协议 237 O]bKNA.5  
11.8.4埃克特协议 . 238 ^vW$XRnt  
11.9量子通信的前景 239 hLo>R'@uN  
11.10量子计算逻辑门 . 239 j/' g$  
11.11一些量子门的光学实现 . 243 KC]tY9 FK  
11.12退相干和量子纠错 . 247 P9s_2KOF  
习题 247 B%mtp;) P  
参考文献 248 ;AJ< LC  
参考书目 250 rei5{PC  
附录 A密度算符、纠缠态、施密特分解和冯·诺伊曼熵 . 251 #<]Iz'\`  
A.1密度算符 . 251 m_$JWv\|\  
A.2两态系统和布洛赫球 . 254 ~b#OFnyG  
A.3纠缠态 . 255 506V0]`/  
A.4施密特分解 256 }PmTR4F!}  
A.5冯·诺伊曼熵 258 4i`S+`#  
A.6密度算符的动力学 259 2+Zti8  
参考文献 259 ^}hZ'<PK  
重要文献 259 -!~vA+jw1  
附录 B果壳里的量子测量理论 . 261 >3!DOv   
参考文献 263 4&]%e6,jH  
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 C#h76fpH  
参考文献 266 g<\>; }e  
附录 D非线性光学和自发参量下转换 . 267 sjb-Me?  
参考文献 268 1@@y]s_.a  
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