量子光学  070200M02012H

学期:2020—2021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,王颖丹,吴令安
授课时间: 星期二,第7、8 节
授课地点: 教一楼114
授课周次: 1、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: 教一楼114
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
课程编号: 070200M02012H 课时: 50 学分: 3.00
课程属性: 一级学科普及课 主讲教师:王兵兵,王颖丹,吴令安 助教:左战春
英文名称: Quantum Optics 召集人:

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 激光场与原子相互作用: 经典场理论 
1.1 经典场理论基本概述与原子态结构(2学时)
1.2 原子束缚态跃迁及激光脉冲的载波相位效应(2学时)
1.3 高次谐波产生的经典场理论(2学时)
1.4 高次谐波理论的应用与强场数值计算方法(2学时)

第二章 原子与光的相互作用:量子场理论
2.1 自由电子在单模量子光场中的态(2学时)
2.2 原子在激光场中电离的频域理论(2学时)
2.3 高次谐波的频域理论(1学时)
2.4 经典场理论与量子场理论的对应关系(1学时)
2.5 强场非线性效应学生报告(2学时)

第三章 量子噪声与光子统计
3.1 经典与量子噪声(1学时)
3.2 挤压态(1学时)
3.3 其它量子态(1学时)
3.4 辐射场的相干性和关联函数(1学时)
 
第四章 光量子态的产生与测量 	
4.1 非线性光学的参量过程(1学时)
4.2 谐振腔和分束器(1学时)
4.3 挤压态的产生及平衡零拍探测(1学时)
4.3 单光子态的产生及单光子探测器(2学时)
4.4 纠缠态的产生与测量(1学时)

第五章 量子态的应用:基于单光子
5.1 单量子不可克隆定理(1学时)
5.2	Bell不等式(1学时)
5.3 量子保密通信;远程传态(2学时)
 
第六章 量子态的应用:其它	
6.1 挤压态用于引力波的探测(2学时)
6.2 量子计量及真随机数的产生(1学时)
6.3 鬼成像(1学时)

第七章 量子光学中的量子主方程 
7.1 量子主方程的微观推导(2学时)
7.2 主方程的物理示例(2学时)
 
第八章 共振荧光 
8.1 Jaynes Cummings模型(1学时)
8.2 光学Bloch方程(1学时)
8.3 共振荧光谱(2学时)

第九章 海森堡朗之万方程和输入输出理论
9.1 海森堡朗之万方程(2学时)
9.2 光腔的输入输出关系(1学时)
9.3 量子回归定理(1学时)
 
第十章 量子光学在量子计算中的应用
10.1 量子计算简介(2学时)
10.2 离子阱量子计算(2学时)

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