量子光学导论

目录

第 1章引言 .1

1.1本书的范围和目标 .1

1.2历史 .1

1.3本书内容 5

参考文献 6

更多阅读的建议 6

第 2章场量子化 .8

2.1单模场的量子化 8

2.2单模场的量子涨落 . 13

2.3单模场的正交算符 . 14

2.4多模场 . 15

2.5热平衡场 21

2.6真空涨落和零点能 . 25

2.7量子相位 29

习题 34

参考文献 36

参考书目 36

第 3章相干态 37

3.1湮灭算符的本征态和最小不确定态 . 37

3.2位移真空态 . 41

3.3波包和时间演化 43

3.4相干态的产生 . 44

3.5相干态的更多性质 . 45

3.6相干态的相空间图像 . 48

量子光学导论

3.7密度算符和相空间几率分布 . 50

3.8特征函数 55

习题 60

参考文献 61

参考书目 62

第 4章原子辐射的发射和吸收 . 63

4.1原子-场相互作用 . 63

4.2原子与经典场的相互作用 . 65

4.3原子与量子场的相互作用 . 69

4.4拉比模型 73

4.5全量子模型与 J-C模型 76

4.6缀饰态 . 83

4.7密度算符方法：在热态上的应用 . 86

4.8大失谐下的 J-C模型：色散相互作用 89

4.9 J-C模型的推广 91

4.10 J-C模型的施密特分解和冯 ·诺伊曼熵 . 91

习题 93

参考文献 95

参考书目 96

第 5章量子相干函数 97

5.1经典相干函数 . 97

5.2量子相干函数 . 101

5.3杨氏干涉 104

5.4高阶相干函数 . 106

习题 111

参考文献 112

参考书目 112

第 6章分束器与干涉仪 . 113

6.1单光子实验 . 113

6.2分束器的量子力学描述 114

目录 VII

6.3单光子干涉仪 . 120

6.4无相互作用测量 121

6.5相干光的干涉测量 . 123

习题 124

参考文献 125

参考书目 125

第 7章非经典光 . 127

7.1正交压缩 127

7.2正交压缩光的产生 . 141

7.3正交压缩光的探测 . 142

7.4振幅（或光子布居数）压缩态 . 143

7.5光子反聚束 . 145

7.6薛定谔猫态 . 147

7.7双模压缩真空态 154

7.8高阶压缩 160

7.9宽带压缩光 . 161

习题 162

参考文献 164

参考书目 165

第 8章耗散相互作用和退相干 . 167

8.1导引 . 167

8.2单系统实现或系综实现 168

8.3单个量子系统的实现 . 170

8.4三能级原子的亚稳态和传输动力学 . 173

8.5退相干 . 175

8.6从退相干中生成相干态：光平衡 . 178

8.7总结 . 178

习题 178

参考文献 179

参考书目 180

第 9章量子力学的光学验证 181

9.1光子源：自发参量下转换 . 182

VIII 量子光学导论

9.2 HOM干涉仪 185

9.3量子擦除器 . 187

9.4诱导的量子相干 189

9.5光子的超光速隧穿 . 191

9.6局域实在论和贝尔理论的光学验证 . 192

9.7弗朗松实验 . 197

9.8下转换光在无绝对标准度量学方面的应用 . 199

习题 200

参考文献 201

参考书目 202

第 10章腔量子电动力学以及离子阱的实验 203

10.1 里德伯原子 . 203

10.2 与腔场进行相互作用的里德伯原子 205

10.3 J-C模型在实验中的实现 . 209

10.4 在腔 QED中制备纠缠原子对 . 212

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

10.6 光子数的量子非破坏测量 . 217

10.7 J-C型相互作用在囚禁离子运动中的实现 217

10.8结束语 220

习题 221

参考文献 221

参考书目 223

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

11.1 量子纠缠优势 225

11.2 纠缠和干涉测量 226

11.3 量子隐形传态 228

11.4 密码术 230

11.5 私钥密码系统 230

11.6 公钥密码系统 232

11.7 量子随机数产生器 . 233

11.8 量子密码术 . 234

目录 IX

11.8.1量子密钥分发 234

11.8.2 BB84协议 234

11.8.3 B92协议 237

11.8.4埃克特协议 . 238

11.9量子通信的前景 239

11.10量子计算逻辑门 . 239

11.11一些量子门的光学实现 . 243

11.12退相干和量子纠错 . 247

习题 247

参考文献 248

参考书目 250

附录 A密度算符、纠缠态、施密特分解和冯·诺伊曼熵 . 251

A.1密度算符 . 251

A.2两态系统和布洛赫球 . 254

A.3纠缠态 . 255

A.4施密特分解 256

A.5冯·诺伊曼熵 258

A.6密度算符的动力学 259

参考文献 259

重要文献 259

附录 B果壳里的量子测量理论 . 261

参考文献 263

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

参考文献 266

附录 D非线性光学和自发参量下转换 . 267

参考文献 268