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产品特色

内容简介

　　量子光学是研究光场的量子统计性质、量子相干性质，以及光与物质相互作用中的量子效应的一门学科。《信息科学技术学术著作丛书：量子光学》重点介绍量子光学的基本内容，包括经典光场与原子的相互作用（光与原子相互作用的半经典理论）；光场本身的量子统计性质和量子相干性质；量子光场与原子的相互作用（光与原子相互作用的全量子理论）；耗散的量子理论以及量子光学实验中常用的物理系统。同时，简要介绍量子信息科学和冷原子物理。
　　《信息科学技术学术著作丛书：量子光学》可供从事量子光学、量子信息、冷原子物理及相关学科研究的科技人员、教师、研究生和高年级本科生参考，也可用作相关专业的教材。

内页插图

目录

《信息科学技术学术著作丛书》序
序
前言

第1章 量子力学基础
1．1 量子力学和量子光学发展简史
1．2 量子力学的基本原理
1．3 态矢量和力学量算符的表象及表象变换
1．3．1 表象的概念
1．3．2 态矢量在具体表象中的表示
1．3．3 算符在具体表象中的表示
1．3．4 表象变换
1．3．5 幺正变换的性质
1．4 纯态、混合态、密度算符
1．4．1 算符
1．4．2 纯态和混合态举例
1．4．3 密度算符的运动方程
1．5 一维谐振子
1．5．1 一维谐振子的本征态和本征能量
1．5．2 量子态|n>在坐标表象中的表示式
1．6 两态系统、泡利自旋算符
1．7 多体系统、约化密度算符、纠缠态、vonNeumann熵
1．8 量子力学中的绘景
1．8．1 常用的三种绘景（薛定谔绘景、海森堡绘景、相互作用绘景）
1．8．2 一般绘景之间哈密顿量的变换
1．8．3 绘景变换举例
参考文献

第2章 经典电磁场与原子的相互作用
2．1 多模电磁场与多能级原子相互作用的一般形式
2．1．1 哈密顿量的形式
2．1．2 薛定谔方程的求解
2．2 单模电磁场与多能级原子的相互作用
2．3 单模电磁场与二能级原子的相互作用
2．3．1 哈密顿量的形式
2．3．2 薛定谔方程和密度矩阵方程的求解
2．3．3 耗散的唯象描述
2．4 双模电磁场与三能级原子的相互作用
2．4．1 哈密顿量的形式
2．4．2 薛定谔方程的求解
2．4．3 相干布居数囚禁、囚禁态、暗态、相干布居数转移
2．4．4 电磁诱导透明
2．4．5 无吸收而折射率增强
2．4．6 无反转激光
参考文献

第3章 电磁场物理量的算符表示
3．1 电磁场的驻波（正则模）形式
3．2 电磁场的行波形式
参考文献

第4章 电磁场的量子态
4．1 单模场的量子态
4．1．1 光子数态（Fock态）
4．1．2 相干态
4．1．3 压缩态
4．1．4 相干态的叠加态
4．1．5 热态
4．2 多模光场的量子态
4．2．1 双模压缩真空态
4．2．2 其他多模光场态
4．2．3 电磁场的量子态小结
4．3 光学分束器的理论描述及其对电磁场量子态的变换
4．3．1 光学分束器的经典描述
4．3．2 光学分束器的量子力学描述
4．3．3 光学分束器对电磁场量子态的变换
参考文献

第5章 电磁场量子态在相干态表象中的表示
5．1 光子数态表象（离散变量表象）、光子数概率分布函数
5．2 相干态表象（连续变量表象）、准概率分布函数
5．2．1 P（α）函数
5．2．2 Q（α）函数
……
第6章 电磁场的相干性
第7章 量子电磁场与原子的相互作用
第8章 耗散和退相干的量子理论
第9章 量子光学实验中常用的物理系统
第10章 量子信息科学简介
第11章 冷原子物理简介
附录

前言/序言

　　国内外已经出版了许多量子光学方面的著作，为什么还要写这本书呢？主要原因是：作者学习、讲授、研究量子光学已经30余年，对量子光学的一些基本概念和理论体系有一些自己的体会，也做出了一些科研成果，希望能够写出来，与大家分享；不同的作者由于自己的教学和科研经历不同，面对受众（授课时的听众和著作的读者）的不同，著作的侧重点也就不同。本书就是按照作者本人的教学和科研经历以及面对的受众而写的。
　　量子光学是研究光场的量子统计性质、量子相干性质，以及光与物质（原子、离子等）相互作用中的量子效应的一门学科。按照作者的理解，可以将量子光学的研究内容分为三大部分。
　　第一部分是量子光学的基础部分，也是从事量子光学研究必须掌握的部分，包括经典光场与原子的相互作用（光与原子相互作用的半经典理论）；光场本身的量子统计性质和量子相干性质；量子光场与原子的相互作用（光与原子相互作用的全量子理论）；耗散的量子理论等。
　　第二部分是在量子光学发展史上曾经很活跃，但在目前看来已相对成熟的论题，如激光理论，共振荧光、超荧光、超辐射，光学双稳态等。
　　第三部分是量子光学的新进展，主要包括量子信息科学和冷原子物理。
　　本书重点介绍第一部分，对第二部分不予介绍，对第三部分只作简单介绍。
　　本书第1章介绍量子力学基础，为学习后面的章节做准备。第2章介绍经典光场与原子的相互作用（光与原子相互作用的半经典理论）。在这一章中，我们首先给出多模光场与多能级原子相互作用的一般形式。然后讨论单模光场与多能级原子的相互作用。由此讨论得出结论，在研究单模光场与原子的相互作用时，原子可取二能级近似（尽管实际存在的原子都是多能级系统）。最后详细讨论单模光场与二能级原子的相互作用以及双模光场与三能级原子的相互作用。第3章～第6章讨论光场本身的量子统计性质和量子相干性质。第3章讨论电磁场量子化，即将描述电磁场的物理量（电场强度、磁场强度、哈密顿量等）用算符表示。第4章讨论电磁场的各种量子态，包括光子数态（Fock态）、相干态、压缩态、相干态的相干叠加态和非相干叠加态、热态等，同时还介绍了光学分束器及其对量子态的变换，以及单模压缩态光场和双模压缩态光场的实验产生和探测。第5章介绍电磁场量子态在相干态表象中的表示（电磁场量子态在相空间中的表示），讨论电磁场量子态的几种重要准概率分布函数，包括P（α）函数、Q（α）函数和Wigner函数，以及与准概率分布函数密切相关的特征函数。第6章介绍电磁场的相干性质，包括经典的一阶和二阶相干性质，以及量子的一阶、二阶和高阶相干性质。第7章讨论量子电磁场与原子的相互作用（光与原子相互作用的全量子理论），与第2章类似，依次讨论多模光场与多能级原子相互作用的一般形式、单模光场与多能级原子的相互作用、单模光场与二能级原子的相互作用。此外，该章还介绍了原子自发辐射的Weisskopf-Wigner理论。第8章介绍耗散和消相干的量子理论，包括量子跳跃理论、密度算符方程方法、Fokker-Planck方程方法、Heisenberg-Langevin方程方法、耗散的输入-输出形式等。由于量子光学的理论结果最终要接受实验的检验，第9章介绍量子光学实验中常用的一些物理系统，包括腔量子电动力学系统、超导电路量子电动力学系统、囚禁离子系统和光学系统等，同时介绍了一些重要的代表性实验。第10章和第11章分别简单介绍与量子光学密切相关的两个新领域，量子信息科学和冷原子物理。第10章介绍量子信息科学，按照作者的理解，可将量子信息科学分为量子通信和量子计算。在量子通信部分，介绍量子密集编码、量子隐形传态、量子密钥分发等。在量子计算部分，介绍量子寄存器、量子逻辑门、量子算法等。第11章介绍冷原子物理，分别介绍光场对原子的作用力、激光冷却原子的机理和温度极限、几种囚禁原子的阱（包括激光阱、静磁阱、磁光阱等）、玻色-爱因斯坦凝聚和相干原子波激射器等。
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