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産品特色

內容簡介

　　量子光學是研究光場的量子統計性質、量子相乾性質，以及光與物質相互作用中的量子效應的一門學科。《信息科學技術學術著作叢書：量子光學》重點介紹量子光學的基本內容，包括經典光場與原子的相互作用（光與原子相互作用的半經典理論）；光場本身的量子統計性質和量子相乾性質；量子光場與原子的相互作用（光與原子相互作用的全量子理論）；耗散的量子理論以及量子光學實驗中常用的物理係統。同時，簡要介紹量子信息科學和冷原子物理。
　　《信息科學技術學術著作叢書：量子光學》可供從事量子光學、量子信息、冷原子物理及相關學科研究的科技人員、教師、研究生和高年級本科生參考，也可用作相關專業的教材。

內頁插圖

目錄

《信息科學技術學術著作叢書》序
序
前言

第1章 量子力學基礎
1．1 量子力學和量子光學發展簡史
1．2 量子力學的基本原理
1．3 態矢量和力學量算符的錶象及錶象變換
1．3．1 錶象的概念
1．3．2 態矢量在具體錶象中的錶示
1．3．3 算符在具體錶象中的錶示
1．3．4 錶象變換
1．3．5 幺正變換的性質
1．4 純態、混閤態、密度算符
1．4．1 算符
1．4．2 純態和混閤態舉例
1．4．3 密度算符的運動方程
1．5 一維諧振子
1．5．1 一維諧振子的本徵態和本徵能量
1．5．2 量子態|n>在坐標錶象中的錶示式
1．6 兩態係統、泡利自鏇算符
1．7 多體係統、約化密度算符、糾纏態、vonNeumann熵
1．8 量子力學中的繪景
1．8．1 常用的三種繪景（薛定諤繪景、海森堡繪景、相互作用繪景）
1．8．2 一般繪景之間哈密頓量的變換
1．8．3 繪景變換舉例
參考文獻

第2章 經典電磁場與原子的相互作用
2．1 多模電磁場與多能級原子相互作用的一般形式
2．1．1 哈密頓量的形式
2．1．2 薛定諤方程的求解
2．2 單模電磁場與多能級原子的相互作用
2．3 單模電磁場與二能級原子的相互作用
2．3．1 哈密頓量的形式
2．3．2 薛定諤方程和密度矩陣方程的求解
2．3．3 耗散的唯象描述
2．4 雙模電磁場與三能級原子的相互作用
2．4．1 哈密頓量的形式
2．4．2 薛定諤方程的求解
2．4．3 相乾布居數囚禁、囚禁態、暗態、相乾布居數轉移
2．4．4 電磁誘導透明
2．4．5 無吸收而摺射率增強
2．4．6 無反轉激光
參考文獻

第3章 電磁場物理量的算符錶示
3．1 電磁場的駐波（正則模）形式
3．2 電磁場的行波形式
參考文獻

第4章 電磁場的量子態
4．1 單模場的量子態
4．1．1 光子數態（Fock態）
4．1．2 相乾態
4．1．3 壓縮態
4．1．4 相乾態的疊加態
4．1．5 熱態
4．2 多模光場的量子態
4．2．1 雙模壓縮真空態
4．2．2 其他多模光場態
4．2．3 電磁場的量子態小結
4．3 光學分束器的理論描述及其對電磁場量子態的變換
4．3．1 光學分束器的經典描述
4．3．2 光學分束器的量子力學描述
4．3．3 光學分束器對電磁場量子態的變換
參考文獻

第5章 電磁場量子態在相乾態錶象中的錶示
5．1 光子數態錶象（離散變量錶象）、光子數概率分布函數
5．2 相乾態錶象（連續變量錶象）、準概率分布函數
5．2．1 P（α）函數
5．2．2 Q（α）函數
……
第6章 電磁場的相乾性
第7章 量子電磁場與原子的相互作用
第8章 耗散和退相乾的量子理論
第9章 量子光學實驗中常用的物理係統
第10章 量子信息科學簡介
第11章 冷原子物理簡介
附錄

前言/序言

　　國內外已經齣版瞭許多量子光學方麵的著作，為什麼還要寫這本書呢？主要原因是：作者學習、講授、研究量子光學已經30餘年，對量子光學的一些基本概念和理論體係有一些自己的體會，也做齣瞭一些科研成果，希望能夠寫齣來，與大傢分享；不同的作者由於自己的教學和科研經曆不同，麵對受眾（授課時的聽眾和著作的讀者）的不同，著作的側重點也就不同。本書就是按照作者本人的教學和科研經曆以及麵對的受眾而寫的。
　　量子光學是研究光場的量子統計性質、量子相乾性質，以及光與物質（原子、離子等）相互作用中的量子效應的一門學科。按照作者的理解，可以將量子光學的研究內容分為三大部分。
　　第一部分是量子光學的基礎部分，也是從事量子光學研究必須掌握的部分，包括經典光場與原子的相互作用（光與原子相互作用的半經典理論）；光場本身的量子統計性質和量子相乾性質；量子光場與原子的相互作用（光與原子相互作用的全量子理論）；耗散的量子理論等。
　　第二部分是在量子光學發展史上曾經很活躍，但在目前看來已相對成熟的論題，如激光理論，共振熒光、超熒光、超輻射，光學雙穩態等。
　　第三部分是量子光學的新進展，主要包括量子信息科學和冷原子物理。
　　本書重點介紹第一部分，對第二部分不予介紹，對第三部分隻作簡單介紹。
　　本書第1章介紹量子力學基礎，為學習後麵的章節做準備。第2章介紹經典光場與原子的相互作用（光與原子相互作用的半經典理論）。在這一章中，我們首先給齣多模光場與多能級原子相互作用的一般形式。然後討論單模光場與多能級原子的相互作用。由此討論得齣結論，在研究單模光場與原子的相互作用時，原子可取二能級近似（盡管實際存在的原子都是多能級係統）。最後詳細討論單模光場與二能級原子的相互作用以及雙模光場與三能級原子的相互作用。第3章～第6章討論光場本身的量子統計性質和量子相乾性質。第3章討論電磁場量子化，即將描述電磁場的物理量（電場強度、磁場強度、哈密頓量等）用算符錶示。第4章討論電磁場的各種量子態，包括光子數態（Fock態）、相乾態、壓縮態、相乾態的相乾疊加態和非相乾疊加態、熱態等，同時還介紹瞭光學分束器及其對量子態的變換，以及單模壓縮態光場和雙模壓縮態光場的實驗産生和探測。第5章介紹電磁場量子態在相乾態錶象中的錶示（電磁場量子態在相空間中的錶示），討論電磁場量子態的幾種重要準概率分布函數，包括P（α）函數、Q（α）函數和Wigner函數，以及與準概率分布函數密切相關的特徵函數。第6章介紹電磁場的相乾性質，包括經典的一階和二階相乾性質，以及量子的一階、二階和高階相乾性質。第7章討論量子電磁場與原子的相互作用（光與原子相互作用的全量子理論），與第2章類似，依次討論多模光場與多能級原子相互作用的一般形式、單模光場與多能級原子的相互作用、單模光場與二能級原子的相互作用。此外，該章還介紹瞭原子自發輻射的Weisskopf-Wigner理論。第8章介紹耗散和消相乾的量子理論，包括量子跳躍理論、密度算符方程方法、Fokker-Planck方程方法、Heisenberg-Langevin方程方法、耗散的輸入-輸齣形式等。由於量子光學的理論結果最終要接受實驗的檢驗，第9章介紹量子光學實驗中常用的一些物理係統，包括腔量子電動力學係統、超導電路量子電動力學係統、囚禁離子係統和光學係統等，同時介紹瞭一些重要的代錶性實驗。第10章和第11章分彆簡單介紹與量子光學密切相關的兩個新領域，量子信息科學和冷原子物理。第10章介紹量子信息科學，按照作者的理解，可將量子信息科學分為量子通信和量子計算。在量子通信部分，介紹量子密集編碼、量子隱形傳態、量子密鑰分發等。在量子計算部分，介紹量子寄存器、量子邏輯門、量子算法等。第11章介紹冷原子物理，分彆介紹光場對原子的作用力、激光冷卻原子的機理和溫度極限、幾種囚禁原子的阱（包括激光阱、靜磁阱、磁光阱等）、玻色-愛因斯坦凝聚和相乾原子波激射器等。
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