量子光学
量子光学是研究光场的量子统计性质、量子相干性质，以及光与物质相互作用中的量子效应的一门学科。《量子光学》重点介绍量子光学的基本内容，包括经典光场与原子的相互作用（光与原子相互作用的半经典理论）；光场本身的量子统计性质和量子相干性质；量子光场与原子的相互作用（光与原子相互作用的全量子理论）；耗散的量子理论以及量子光学实验中常用的物理系统。同时，简要介绍量子信息科学和冷原子物理。
简介
量子光学是研究光场的量子统计性质、量子相干性质，以及光与物质相互作用中的量子效应的一门学科。《量子光学》重点介绍量子光学的基本内容，包括经典光场与原子的相互作用（光与原子相互作用的半经典理论）；光场本身的量子统计性质和量子相干性质；量子光场与原子的相互作用（光与原子相互作用的全量子理论）；耗散的量子理论以及量子光学实验中常用的物理系统。同时，简要介绍量子信息科学和冷原子物理。
版权
出版社科学出版社
出版时间2015年3月
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量子光学
张智明
- 《信息科学技术学术著作丛书》序
- 序
- 前言
- 量子力学基础 1
- 1.1 量子力学和量子光学发展简史 1
- 1.2 量子力学的基本原理 2
- 1.3 态矢量和力学量算符的表象及表象变换 6
- 1.3.1 表象的概念 6
- 1.3.2 态矢量在具体表象中的表示 6
- 1.3.3 算符在具体表象中的表示 8
- 1.3.4 表象变换 8
- 1.3.5 表象变换的性质 9
- 1.4 纯态、混合态、密度算符 10
- 1.4.1 纯态和混合态的概念 10
- 1.4.2 纯态和混合态举例 12
- 1.4.3 密度算符的运动方程 12
- 1.5 一维谐振子 13
- 1.5.1 一维谐振子的本征态和本征能量 13
- 1.5.2 量子态在坐标表象中的表示式 14
- 1.6 两态系统、泡利自旋算符 15
- 1.8 量子力学中的绘景 19
- 1.8.2 一般绘景之间哈密顿量的变换 22
- 1.8.3 绘景变换举例 22
- 参考文献 25
- 经典电磁场与原子的相互作用 26
- 2.1.1 哈密顿量的形式 26
- 2.1.2 薛定湾方程的求解 27
- 2.2 单模电磁场与多能级原子的相互作用 28
- 2.3 单模电磁场与二能级原子的相互作用 31
- 2.3.1 哈密顿量的形式 31
- 2.3.2 薛定谭方程和密度矩阵方程的求解 32
- 2.3.3 耗散的唯象描述 41
- 2.4 双模电磁场与三能级原子的相互作用 42
- 2.4.1 哈密顿量的形式 42
- 2.4.2 薛定海方程的求解 43
- 2.4.4 电磁诱导透明 47
- 2.4.5 元吸收而折射率增强 50
- 2.4.6 元反转激光 53
- 参考文献 54
- 电磁场物理量的算符表示 56
- 3.1 电磁场的驻波（正则模）形式 57
- 3.2 电磁场的行波形式 61
- 参考文献 64
- 电磁场的量子态 65
- 4.1 单模场的量子态 65
- 4.1.1 光子数态（Fock态） 65
- 4.1.2 相干态 67
- 4.1.3 压缩态 72
- 4.1.4 相干态的叠加态 83
- 4.1.5 热态 91
- 4.2 多模光场的量子态 92
- 4.2.1 双模压缩真空态 93
- 4.2.2 其他多模光场态 97
- 4.2.3 电磁场的量子态小结 97
- 4.3.1 光学分束器的经典描述 97
- 4.3.2 光学分束糠的量子描述 99
- 4.3.3 光学分束器对电磁场量子态的变换 99
- 参考文献 101
- 电磁场量子态在相干态表象中的表示 103
- 5.2.1 P(a）函数 105
- 5.2.2 Q(a）函数 108
- 5.2.3 Wigner函数 111
- 5.3 特征函数 112
- 5.4 本章 小结 116
- 参考文献 117
- 电磁场的相干性 119
- 6.1 经典一阶相干画数 119
- 6.2 量子一阶相干函数 122
- 6.3 经典二阶相干函数 124
- 6.4 量子二阶相干函数 126
- 6.5 量子高阶相干函数 128
- 6.6 本章 小结 128
- 参考文献 130
- 量子电磁场与原子的相互作用 131
- 7.3.1 系统的哈密顿量 134
- 7.3.2 薛定谔方程的求解 135
- 7.4 缀饰态 145
- 7.5.1 电磁场的模密度 148
- 7.5.2 二能级原子的自发辐射 149
- 7.5.3 三能级原子的双光子级联发射 153
- 参考文献 155
- 耗散和退相干的置于理论 157
- 8.1 量子跳跃理论 157
- 8.1.1 量子跳跃与非幺演化 157
- 8.1.2 退相干 159
- 8.2 密度算符方程和Fokker-Planck方程 161
- 8.2.1 密度算符方程的一般形式 161
- 8.2.2 二能级原子的辐射 165
- 8.2.3 单模腔场的衰减 168
- 8.3 Heisenberg-Langevin方程 173
- 8.3.1 单模腔场的衰减与涨落 173
- 8.3.2 腔场的双时关联函数和光谱线型 177
- 8.4 腔场耗散的输入－输出形式 178
- 8.5 本章 小结 182
- 参考文献 183
- 量子光学实验中常用的物理系统 184
- 9.1 腔量子电动力学系统 184
- 9.1.1 JC模型的实验实现 188
- 9.1.2 原子纠缠态的制备 189
- 9.1.4 光子数的非破坏性测量 192
- 9.2 超导电路量子电动力学系统 193
- 9.3 因禁离子系统 195
- 9.4 光学系统 197
- 9.4.1 单光子Mach-Zehnder干涉仪 197
- 9.4.2 纠缠光子源：白发参量下转换 199
- 9.4.3 Hong-Ou－Zehnder干涉仪 202
- 参考文献 203
- 量子信息科学简介 205
- 10.1 量子信息科学中的若干基本概念 205
- 10.2 量子通信 207
- 10.2.1 量子密集编码 207
- 10.2.2 量于隐形传态 208
- 10.2.3 量子密钥分发 209
- 10.3 量子计算 212
- 10.3.1 量子寄存器 212
- 10.3.2 量于逻辑门 213
- 10.3.3 量子算法 217
- 参考文献 218
- 冷原子物理简介 220
- 11.1 光场对原子的作用力 221
- 11.3 囚禁原子的阱 225
- 参考文献 228
- 附录 229