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。 s]Nh9h  
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。 NJ^`vWi  
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。 M>VT$!Lx  
,4zwd@&O  
目录 o@mZ6!ax3  
第 1章引言 .1 "5"6mw?  
1.1本书的范围和目标 .1 G.OAzA13!t  
1.2历史 .1 1Y
:lFGoe  
1.3本书内容 5 l)< '1dqe  
参考文献 6 fNNkc[YTZI  
更多阅读的建议 6 O}I8P")m  
第 2章场量子化 .8 ~F[}*%iR  
2.1单模场的量子化 8 
tfW/Mf  
2.2单模场的量子涨落 . 13 19Xc0ez  
2.3单模场的正交算符 . 14 D1o<:jOj  
2.4多模场 . 15 CB{
%~  
2.5热平衡场 21 l2QO\O I9m  
2.6真空涨落和零点能 . 25 h@}KBK  
2.7量子相位 29 j/`-x  
习题 34 rVgz+'rFD[  
参考文献 36 x%ju(B>  
参考书目 36 _-eF &D  
第 3章相干态 37 8d|omqe~P  
3.1湮灭算符的本征态和最小不确定态 . 37 wDswK "T  
3.2位移真空态 . 41 d0ThhO  
3.3波包和时间演化 43 ++n"` ]o,  
3.4相干态的产生 . 44 W iqlc  
3.5相干态的更多性质 . 45 1t haQ"  
3.6相干态的相空间图像 . 48 20750G  
量子光学导论 ,S5tkTa  
3.7密度算符和相空间几率分布 . 50 H=Rqr  
3.8特征函数 55 GxE"q-G  
习题 60 VU3xP2c:  
参考文献 61 @ c,KK~{  
参考书目 62 NSH20$A<  
第 4章原子辐射的发射和吸收 . 63 gDE',)3Q,  
4.1原子-场相互作用 . 63 Rp$t;=SMD  
4.2原子与经典场的相互作用 . 65 q
plz !=  
4.3原子与量子场的相互作用 . 69 NfvvwG;M  
4.4拉比模型 73 &$F4/2|b%  
4.5全量子模型与 J-C模型 76 y^7;I-  
4.6缀饰态 . 83 M\O6~UFq!  
4.7密度算符方法：在热态上的应用 . 86 ,RIGV[u  
4.8大失谐下的 J-C模型：色散相互作用 89 u3)Oj7cX  
4.9 J-C模型的推广 91 BayO+,>K
 
4.10 J-C模型的施密特分解和冯 ·诺伊曼熵 . 91 2<HG=iSf  
习题 93 vH/<!jtI  
参考文献 95 {* S8n09v  
参考书目 96 ReE-I/n8f  
第 5章量子相干函数 97 .J:04t1  
5.1经典相干函数 . 97 y+xw`gR:  
5.2量子相干函数 . 101 V^fSrW]  
5.3杨氏干涉 104 >^}nk04  
5.4高阶相干函数 . 106 Ncr38~;w  
习题 111 ,,1H#;j  
参考文献 112 "8MG[$Y  
参考书目 112 d'ddxT$GG  
第 6章分束器与干涉仪 . 113 %"tLs%"7=P  
6.1单光子实验 . 113 'PPVM@)fU  
6.2分束器的量子力学描述 114 \l!^6G|c  
目录 VII 59K%bz5t  
6.3单光子干涉仪 . 120 1,@-y#V_  
6.4无相互作用测量 121
xxxM  
6.5相干光的干涉测量 . 123 HDqPqrWm  
习题 124 _=W ^#z  
参考文献 125 M`IiK+IoU  
参考书目 125 KWtLrZ(j  
第 7章非经典光 . 127 Ei!t#'*D<  
7.1正交压缩 127 lrSdFJ%  
7.2正交压缩光的产生 . 141 %gj's-!!  
7.3正交压缩光的探测 . 142 l%"[857  
7.4振幅（或光子布居数）压缩态 . 143 f1GV6/| m  
7.5光子反聚束 . 145 xbJ@z{  
7.6薛定谔猫态 . 147 SN2X{Q|*  
7.7双模压缩真空态 154 :M" NB+T  
7.8高阶压缩 160 Y"qKe,
  
7.9宽带压缩光 . 161 N<c98  
习题 162 )o!y7MTl  
参考文献 164 ,4dES|)sP  
参考书目 165 MQ;c'?!5[!  
第 8章耗散相互作用和退相干 . 167 p&1IK8i"  
8.1导引 . 167 S%KY%hUt  
8.2单系统实现或系综实现 168 n{vp&  
8.3单个量子系统的实现 . 170 i! G^=N
  
8.4三能级原子的亚稳态和传输动力学 . 173 vqh@)B+)  
8.5退相干 . 175 Ju5<wjQR\  
8.6从退相干中生成相干态：光平衡 . 178 |rJ1/T.9  
8.7总结 . 178 &8!*u3  
习题 178 !(\OT  
参考文献 179 A
br:UEG  
参考书目 180 `P1jg$(eA  
第 9章量子力学的光学验证 181 _r!''@B  
9.1光子源：自发参量下转换 . 182 A:Y]<jt  
VIII 量子光学导论 oXw}K((|  
9.2 HOM干涉仪 185 Ao%E]M  
9.3量子擦除器 . 187 :x e/7
-  
9.4诱导的量子相干 189 pT Yq#9  
9.5光子的超光速隧穿 . 191 #6g-{OBv  
9.6局域实在论和贝尔理论的光学验证 . 192 #PYTFB%  
9.7弗朗松实验 . 197 bA]/p%rZ8  
9.8下转换光在无绝对标准度量学方面的应用 . 199 &.k'Dj2hf  
习题 200 MGn:Gj"d  
参考文献 201 KQsS)ju  
参考书目 202 bni :B?#  
第 10章腔量子电动力学以及离子阱的实验 203 Id8^6FLw  
10.1 里德伯原子 . 203 C~o6]'+F_  
10.2 与腔场进行相互作用的里德伯原子 205 g Z3VT{  
10.3 J-C模型在实验中的实现 . 209 vn;_|NeSf  
10.4 在腔 QED中制备纠缠原子对 . 212 mo%9UL,#W  
10.5 用大失谐条件下的原子-场相互作用实现薛定谔猫态以及从量子到经典的退相干 213 .<JD'%?"  
10.6 光子数的量子非破坏测量 . 217 "B`yk/GM]  
10.7 J-C型相互作用在囚禁离子运动中的实现 217 5=CLR  
10.8结束语 220 a&YD4DQ05  
习题 221 b~\gV_Z  
参考文献 221 M7vc/E}]n  
参考书目 223 /7Z0|Zw]  
第 11章量子纠缠的应用 ——海森伯极限下的量子干涉和量子信息处理. 224 [~$Ji&Dd  
11.1 量子纠缠优势 225 S!gV\gEbDj  
11.2 纠缠和干涉测量 226 e*gCc7zz  
11.3 量子隐形传态 228 e9r#r~Qq|  
11.4 密码术 230 K~$o2a e  
11.5 私钥密码系统 230 Zyqh
  
11.6 公钥密码系统 232 kM>0>fkjE  
11.7 量子随机数产生器 . 233 [sG=(~B
U  
11.8 量子密码术 . 234 /$zYSP)YT  
目录 IX b{H&%Jx)  
11.8.1量子密钥分发 234 k>#,1GbNZy  
11.8.2 BB84协议 234 'qBg^c  
11.8.3 B92协议 237 CFD& -tED&  
11.8.4埃克特协议 . 238 W2h^ShG  
11.9量子通信的前景 239 DmAMr=p  
11.10量子计算逻辑门 . 239 ,ZjbbBZ  
11.11一些量子门的光学实现 . 243 !?B9 0(  
11.12退相干和量子纠错 . 247 SPA_a\6_  
习题 247 D6Ov]E:fa  
参考文献 248 C/dqCUX:  
参考书目 250 kK!An!9C  
附录 A密度算符、纠缠态、施密特分解和冯·诺伊曼熵 . 251 Eugt~j3  
A.1密度算符 . 251 *ie#9jA  
A.2两态系统和布洛赫球 . 254 G`E%uyjG$j  
A.3纠缠态 . 255 *1iJa  
A.4施密特分解 256 7]a6dMh  
A.5冯·诺伊曼熵 258 ==I:>+_^|  
A.6密度算符的动力学 259 o2?[*pa  
参考文献 259 z<_{m4I;  
重要文献 259 qNER 6  
附录 B果壳里的量子测量理论 . 261 h &9Ld:p  
参考文献 263 H@2JL.(k  
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 >L#&L?#  
参考文献 266 <x DD*u  
附录 D非线性光学和自发参量下转换 . 267 M=n!tVlCV  
参考文献 268 SiHZco I  
M5 ep\^  
S:{hgi,T*  
dix\hqZ
  
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