量子光学  021M2026H

学期:2017—2018学年(春)第二学期 | 课程属性:一级学科普及课 | 任课教师:王兵兵,周端陆,吴令安
授课时间: 星期四, 第7、8节
授课地点: 教1-115
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
授课时间: 星期二, 第7、8节
授课地点: 教1-115
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
授课时间: 星期二, 第7、8节
授课地点: 教1-115
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
授课时间: 星期四, 第7、8节
授课地点: 教1-115
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
课程编号: 021M2026H 课时: 48 学分: 3.0
课程属性: 一级学科普及课 主讲教师:王兵兵,周端陆,吴令安
英文名称: Quantum Optics

教学目的、要求

本课程为光学、光电子学、原子物理学、量子信息等专业研究生的专业基础课。较系统地介绍量子光学的基本概念和方法,以及一些典型实验和应用。通过本课程的学习为从事有关量子光学及量子信息学的研究生尽快进入研究领域提供必要的知识准备。

预修课程

量子力学,电动力学,光学 

教 材

主要内容

第一章 辐射场的量子化 
1.1 引言 
1.2 自由电磁场的量子化 
1.3粒子数(Fock)态和相干态 
1.4 挤压态和其它量子态 
1.5 电磁场的量子光学表象 

第二章 光子统计 
2.1 辐射场的关联函数和相干性 
2.2 一阶和二阶相干性 
2.3光子探测与计数 
2.4 群居和反群居 
2.5 Bell不等式 

第三章 光量子态的产生 
3.1 非线性光学的量子化 
3.2 参量下转化 
3.3 挤压态的产生与测量 
3.4 单光子的产生与测量 
3.5 纠缠态的产生与测量 

第四章 量子态的应用 
4.1 单量子不可克隆定理 
4.2 量子保密通信;远程传态 
4.3 “鬼”成像 
4.4 量子计量 
4.5量子非破坏性测量 

第五章 原子与光的相互作用: 激光场作为经典场的处理方法 
5.1 原子态的基本结构及原子与光场相互作用半径典理论基本概述 
5.2 原子在激光场中的分立态跃迁及激光脉冲的载波相位效应 
5.3 原子在激光场中产生谐波的过程理论推导 
5.4 原子在激光场中产生谐波的过程理论推导(续) 

第六章 原子与光的相互作用: 激光场作为量子场的处理方法 
6.1 自由电子在单模量子光场中的态 
6.2 原子与激光场相互作用的频域理论-单电子电离及重碰电离过程 
6.3 原子与激光场相互作用的频域理论-高次谐波的产生过程 
6.4 经典场理论与量子场理论的对应关系 

第七章 量子耗散理论-主方程方法 
7.1 问题的提出 
7.2 主方程的推导 
7.3 主方程的物理 
7.4 主方程的典型应用:原子的自发辐射 

第八章 光学Bloch方程及其应用 
8.1 问题的提出 
8.2 光学Bloch方程的推导 
8.3 光学Bloch方程的物理 
8.4 光学Bloch方程的典型应用:原子的共振散射问题 

第九章 量子光学在量子计算中的应用 
9.1 量子计算初步 
9.2 腔QED和量子纠缠 
9.3 离子阱量子计算

参考文献

1. D.F. Walls and G.J. Milburn, Quantum Optics (2nd Ed), Springer 2008
2. G. Grynberg, A. Aspect and C. Fabre, Introduction to Quantum Optics, Cambridge University Press, 2010
3. M.O.Scully and M.S.Zubairy, Quantum Optics, Cambridge University Press,1997
4. A.H. Bachor and T.C. Ralph, A Guide to Experiments in Quantum Optics (2nd Ed), Wiley-VCH, 2004
5. R.Hanbury Brown, The Intensity Interferometer, Taylor & Francis 1974