量子光学

“量子信息前沿丛书”序言 前言 **章 辐射场及其量子化 1.1 光学发展简史 1.2 量子力学回顾 1.2.1 公理假设 1.2.2 密度矩阵和表象变换 1.2.3 表象变换 1.2.4 复合系统 1.3 谐振子量子化 1.4 经典电磁场及其量子化 1.4.1 谐振腔内电磁场的量子化 1.4.2 自由空间电磁场的量子化 1.5 热平衡光场 1.6 量子相位算符 1.6.1 正规化的量子相位算符 1.7 光子波函数和薛定谔方程 1.7.1 光子实空间波函数 1.7.2 期望值和光子波函数的概率解释 1.8 光场二次量子化中的光子波函数 参考文献 第二章 量子相干态 2.1 相干态的性质 2.1.1 相干态是湮灭算符的本征态 2.1.2 相干态可以通过平移算符作用真空态得到 2.1.3 相干态光子数满足泊松分布 2.1.4 相干态满足*小不确定关系 2.1.5 相干态波函数具体形式 2.1.6 相干态的非正交性和超完备性 2.1.7 算符在相干态表象中的展开 2.1.8 平移算符的迹及算符展开 2.1.9 Husimi-Q分布函数 2.1.10 相干态的演化和产生 2.2 压缩相干态 2.2.1 压缩相干态的定义 2.2.2 压缩态是“准光子”算符空间中的相干态 2.2.3 压缩相干态的涨落 2.2.4 压缩相干态的粒子数分布 2.2.5 双模压缩态 2.3 奇、偶相干态 2.3.1 奇、偶相干态的基本性质 2.3.2 奇、偶相干态的涨落特性 2.4 *小不确定态 2.5 光场的Wigner特征函数和准概率分布 2.5.1 Wigner函数的定义 2.5.2 Wigner函数的性质 2.5.3 一些例子 2.6 光场相空间中的表示及相互关系 2.7 自旋相干态/原子相干态 2.7.1 自旋相干态的定义 2.7.2 自旋相干态的性质 2.7.3 自旋压缩 参考文献 第三章 光场相干性及其干涉 3.1 量子相关函数 3.2 相干光场 3.3 热光场的相关函数 3.4 一阶相干度和杨氏双缝干涉 3.5 二阶相干度和Hanbury Brown-Twiss（HBT）实验 3.5.1 HBT实验的经典理论 3.5.2 HBT实验的量子理论和光场的非经典效应 3.5.3 光子的反群聚效应 3.6 分束器的量子力学描述 3.6.1 模式变换和态变换之间的关系 3.7 压缩光场的平衡零拍探测 3.8 光学干涉仪及其标准量子极限 3.9 振幅压缩及非线性Mach-Zehnder干涉仪 3.9.1 相干态的粒子数-相位*小不确定关系 3.9.2 非线性Mach-Zehnder干涉仪生成粒子数-相位压缩态 3.10 多光子干涉仪 3.11 NOON态及海森伯极限 3.12 双光子纠缠光源及相应的单光子和双光子干涉 3.12.1 双光子纠缠源 3.12.2 双光子纠缠光源中的单光子和双光子干涉 参考文献 第四章 光场与原子相互作用 4.1 原子光场耦合及电偶极近似 4.1.1 规范不变性及可观测量 4.1.2 两种规范及适用对象 4.2 经典光场与原子的相互作用 4.2.1 光学Bloch方程 4.2.2 耗散的两能级系统 4.2.3 Landau-Zenner模型 4.3 量子光场与原子相互作用 4.4 Jaynes-Cummings模型 4.5 缀饰态和正规模式劈裂 4.5.1 多光子过程的缀饰态 4.6 大失谐近似和系统的有效相互作用 4.7 Rabi模型 4.7.1 Rabi模型的对称性 4.7.2 Rabi模型的准确解 4.7.3 Rabi模型的动力学特征 4.8 自发辐射 4.8.1 自发辐射速率的量子化处理 4.8.2 自发辐射的Weisskopf-Wigner理论 4.9 Dicke模型与Dicke态 4.9.1 超辐射和辐射囚禁 4.9.2 超辐射相变 4.9.3 两种超辐射之间的区别与联系及物理实现 4.10 Dicke模型与自旋压缩 4.11 腔内自旋压缩哈密顿量的调控 参考文献 第五章 热库系统及主方程 5.1 约化系统中动力学演化 5.2 简谐振子热库 5.3 压缩热库下的Lindblad主方程 5.4 算符表象中的主方程形式 5.5 量子回归定理 5.6 量子轨迹方法 5.7 集体退相干及无消相干子空间 5.8 动力学退耦合 参考文献 第六章 朗之万方程 6.1 经典朗之万方程:布朗运动 6.2 c-数朗之万方程 6.2.1 随机过程与Ito积分 6.2.2 从朗之万方程到Fokker-Planck方程 6.3 阻尼振子的朗之万方程 6.4 起伏-耗散定理 6.5 随机过程中的量子经典对应 6.6 耗散多原子系统中c-数朗之万方程 参考文献 第七章 光与物质相互作用 7.1 共振荧光 7.1.1 弱光场耦合下两能级原子的自发辐射 7.1.2 强场耦合下的共振荧光 7.2 光场在介质中的传播及极化 7.3 电磁诱导透明效应 7.3.1 暗态及受激拉曼绝热通道 7.3.2 电磁诱导透明 7.4 EIT增强的光场巨克尔效应 7.5 原子集体激发与量子存储和量子中继 7.5.1 弱光场与原子团集体激发的耦合 7.5.2 原子系综中的纠缠和量子中继 ……