实验量子光学基础

定　　价：89 元

丛书名：

• 作者：张天才等编著
• 出版时间：2024/11/1
• ISBN：9787030799982
• 出 版 社：科学出版社

适用读者:具备量子力学、量子光学的基本理论基础的物理专业的高年级本科生和研究生、大学教师及相关科技工作者

• 中图法分类：O431.2 
• 页码：161页
• 开本：24cm
• 字数：413(单位：千字)

内容简介

本教材首先回顾实验量子光学的发展历史，简要介绍量子光学的早期发展，理论结合实验，包括HBT实验、HOM实验等、反聚束效应、Bell不等式检验等经典的量子光学和量子物理实验。勾勒出随着相干光学的理论发展，与实验同步进行的量子光学的发展脉络，给学生一幅整体的实验量子光学的图像，其中与介绍实验量子光学发展与冷原子物理结合、量子信息、量子计量等结合的发展历程。。第二章主要介绍量子光学的基本原理与方法。第三章开始介绍量子光源及其制备。第四章介绍量子光学中的测量方法。第五章介绍量子光源的应用。第六章介绍中性原子的冷却及全控制。第七章介绍光与原子作用的实验实现。第八章介绍光与热原子系综相互作用。

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作者介绍

1998年，山西大学 理学博士学位，1999年，山西大学 任教，1999年，美国加州理工学院 博士后

目 录

目录
前言
第1章 量子光学发展历史简介 1
思考题 5
参考文献 5
第2章 量子光学基本原理与方法 7
2.1 量子力学基本原理 7
2.2 分离变量与连续变量表象 9
2.2.1 分离变量表象 9
2.2.2 连续变量表象 10
2.3 光与原子相互作用基本理论 21
2.3.1 半经典理论 22
2.3.2 J-C模型 23
2.4 几种基本量子态 27
2.4.1 福克态 27
2.4.2 相干态 28
2.4.3 压缩态 30
2.4.4 薛定谔猫态 34
2.4.5 热态 36
2.5 量子测量理论 38
2.5.1 正算子值测量理论 38
2.5.2 分束器模型 38
2.5.3 光场正交分量的平衡零拍测量 39
思考题 40
参考文献 40
第3章 量子光学中的测量方法 41
3.1 光子计数测量 41
3.1.1 单光子探测器的类型 41
3.1.2 ON-OFF单光子探测 46
3.1.3 光子数可分辨探测 50
3.1.4 直接型PNR探测 57
3.2 正交分量测量：零拍探测、差拍探测 58
3.2.1 零拍探测 58
3.2.2 零拍探测器的性能 64
3.2.3 差拍探测 67
3.3 量子层析 68
3.3.1 逆拉东变换 69
3.3.2 最大似然估计法 73
3.4 光子量子态的测量：保真度 76
思考题 77
参考文献 77
第4章 量子光源的制备 80
4.1 分离变量量子光源 80
4.1.1 单光子态的制备 80
4.1.2 光子纠缠态的制备 91
4.1.3 单光子与真空态相干叠加态的制备 92
4.2 连续变量量子光源 93
4.2.1 相干态光场的产生 93
4.2.2 压缩态光场的制备 94
4.2.3 双模压缩态光场的制备 107
4.2.4 偏振压缩态光场的制备 110
4.2.5 空间高阶横模压缩光源 113
4.3 薛定谔猫态和混合纠缠态光场 126
4.3.1 薛定谔猫态的制备 126
4.3.2 微观-宏观纠缠态的制备 128
4.3.3 宏观-宏观纠缠态的制备 129
思考题 130
参考文献 130
第5章 量子光源的应用 135
5.1 量子精密测量 135
5.1.1 量子计量基本原理 136
5.1.2 压缩态量子增强的相位测量 139
5.1.3 光束的横向位移和倾斜测量 143
5.1.4 旋转角测量 146
5.1.5 频率梳压缩态与时钟同步 151
5.2 量子计算 153
5.2.1 量子比特和量子模式 153
5.2.2 连续变量量子计算基本原理 154
5.2.3 量子态在量子计算中的应用 159
5.3 量子通信 164
5.3.1 量子离物传态 164
5.3.2 量子密码 174
思考题 182
参考文献 182
第6章 光与热原子系综相互作用 188
6.1 热原子系综的一般特点 188
6.1.1 热原子体系速率分布 188
6.1.2 饱和蒸气压 190
6.2 原子运动对谱线宽度的影响 193
6.2.1 多普勒效应 193
6.2.2 多谱勒加宽 193
6.3 烧孔效应 194
6.3.1 烧孔效应理论分析 194
6.3.2 饱和吸收光谱与烧孔效应 196
6.4 电磁诱导透明效应 198
6.4.1 电磁诱导透明效应相关理论 199
6.4.2 电磁诱导透明实验 200
6.5 四波混频 203
6.5.1 四波混频过程 204
6.5.2 相位匹配 204
6.5.3 色散补偿 205
6.5.4 增益过程 205
6.5.5 增益过程的实验观察 206
6.6 四波混频过程产生明亮压缩光 209
6.6.1 双模压缩态光场的相关理论 209
6.6.2 强度差压缩光的探测 210
6.7 基于热原子系综的光存储与延迟 213
6.7.1 基于热原子系综电磁诱导透明效应的光存储 215
6.7.2 四波混频光延迟 221
思考题 224
参考文献 224
第7章 中性原子的激光冷却与俘获 227
7.1 光与原子相互作用基本模型 227
7.1.1 光的散射力和偶极力 227
7.1.2 激光减速技术 230
7.1.3 多普勒冷却极限 232
7.2 磁光阱 233
7.3 光学偶极力阱 235
7.3.1 光学偶极力阱的经典模型 235
7.3.2 光学偶极力阱的量子模型 237
7.3.3 光学偶极力阱的多能级模型 240
7.3.4 微尺度光学阱 245
7.4 单原子的激光冷却和俘获 247
7.4.1 单原子磁光阱俘获 247
7.4.2 单原子光学阱俘获 252
7.4.3 单原子反馈控制装载 255
7.5 单原子光学阱阵列 258
7.6 单原子内态相干操控 261
7.6.1 单原子内态操控技术 262
7.6.2 单原子内态相干性调控 265
7.6.3 可控单原子平台及应用 268
思考题 270
参考文献 271
第8章 腔量子电动力学的实验实现 274
8.1 腔量子电动力学简要介绍 274
8.2 腔量子电动力学的基本理论 276
8.2.1 耦合强度 276
8.2.2 单原子CQED系统的透射谱 277
8.3 单原子-光学腔强耦合的实验实现 279
8.3.1 强耦合CQED实验系统的发展 279
8.3.2 单原子-光学腔强耦合实验装置 280
8.3.3 腔内单原子操控 287
8.3.4 单原子与微光学腔的强耦合 289
8.3.5 单原子与微光学腔强耦合中的若干量子效应 297
8.4 多原子与光学腔的相互作用 299
8.4.1 多原子和光学腔相互作用的基本理论 299
8.4.2 双原子与光学腔强耦合中的若干量子效应 301
8.4.3 多原子与光学腔耦合系统的若干量子效应 302
8.4.4 确定性多原子与腔场强耦合的实验实现. 304
8.5 小结 306
参考文献 307