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量子光学
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量子光学
张智明
扉页
《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
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