量子光學：第二次量子革命

量子光學：第二次量子革命

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本書內容涵蓋了量子光學研究的諸多方面。 ~6章介紹了量子光學的基礎內容，包括光與物質相互作用的半經典理論和全量子理論，處理量子開放系統的基本方法，以及量子測量。第7~11章介紹了腔量子電動力學、光力系統、激光冷卻、玻色-愛因斯坦凝聚、量子光力學。 2章展望了量子光學和光力學在引力波探測、基本物理量檢測、暗物質搜索、地球物理監測和超精密時鐘等方面的應用。本書無論是對希望了解量子光學基本概念的初學者，還是對希望從事量子光學相關領域研究的科技工作者來說，都是一本很有價值的參考書。

作者簡介

皮埃爾·梅斯特雷（Pierre Meystre），博士， 知名的量子光學專家（理論物理學家），現任慕尼黑大學理論物理學特許任教教師，並擔任美國亞利桑那大學物理學和光學科學的名譽校董教授、亞利桑那大學光科學和物理裏根教授。他還是美國物理學會、美國光學學會和美國科學促進會的會士，並被聘為華東師範大學的名譽教授。曾擔任 物理學學術期刊《物理評論快報》主編，美國物理學會原子分子光物理分會 。<br />梅斯特雷的研究領域涵蓋理論量子光學、超冷原子科學和量子光力學，他在這些領域發表了超過300篇高影響力論文，是 量子光學界的領軍人物。他與默裏·薩金特三世合著了經典教材《量子光學基礎》，此外，他還撰寫了 專著《原子光學》。他的研究成果對現代量子信息科學和光學技術產生了深遠影響，因此獲得了多項榮譽，包括德國洪堡基金會授予美國 科學家的研究獎、美國光學學會的R. W. 伍德獎，以及威利斯·E·蘭姆激光科學與量子光學獎。

尹璋琦，北京理工大學物理學院量子技術研究中心教授，CCF量子計算專委委員。1999年到2009年，在西安交通大學先後獲物理學學士、碩士和博士學位。2007至2009年在美國密歇根大學公派聯合培養。2010到2019年先後在中科院武漢物理與數學研究所、中國科學技術大學和清華大學工作。2019年調入北京理工大學，研究興趣為量子信息與量子精密測量、宏觀系統量子效應等，發表論文70余篇。入選教育部青年長江學者（2020），任《中國科學：物理學力學天文學（英文版）》青年編委。

目錄大綱

譯者序
前言
致謝
第1章 半經典原子——光相互作用
1.1 多極展開：一個簡要的總結
1.2 洛倫茲原子
1.3 兩能級原子
1.3.1 哈密頓量
1.3.2 光學布洛赫方程
1.3.3 弛豫機制
1.3.4 密度矩陣方程
習題
參考文獻
第2章 電磁場量子化
2.1 量子簡諧振子
2.2 電磁場量子化
2.2.1 單模場
2.2.2 多模場
2.3 量子場的態
2.3.1 熱平衡下的單模場
2.3.2 相幹態
2.3.3 壓縮態
2.4 光電探測和關聯函數
2.4.1 吸收探測
2.4.2 平衡零拍探測
2.5 準概率分布
習題
參考文獻
第3章 Jaynes-Cummings模型
3.1 量子光學的核心
3.2 量子拉比振蕩
3.3 塌縮與恢覆
3.4 單模自發輻射
3.5 重覆場測量
3.6 量子拉比模型
習題
參考文獻
第4章 覆合系統和量子糾纏
4.1 EPR悖論
4.2 量子糾纏
4.2.1 施密特分解與最大糾纏
4.2.2 糾纏的單配性
4.3 貝爾不等式
4.4 量子密鑰分發
4.4.1 BB84協議
4.4.2 不可克隆定理
4.4.3 量子隱形傳態
習題
參考文獻
第5章 耦合庫
5.1 自由空間中的自發輻射
5.1.1 自由空間中的模式密度
5.1.2 自發輻射的Weisskopf-Wigner理論
5.1.3 超輻射與亞輻射
5.2 主方程
5.2.1 阻尼諧振子
5.2.2 Lindblad形式
5.2.3 Fokker-Planck方程
5.3 朗之萬方程組
5.4 蒙特卡羅波函數
5.5 輸入-輸出理論方法
習題
參考文獻
第6章 量子測量
6.1 馮·諾依曼公設
6.2 測量的反作用
6.2.1 標準量子極限
6.2.2 量子非破壞性測量
6.3 連續測量
6.3.1 連續投影測量
6.3.2 半正定算子測量
6.3.3 連續弱測量
6.3.4 場的連續測量
6.4 指針基底
習題
參考文獻
第7章 調控環境——腔量子電動力學
7.1 自發輻射增強和抑制
7.1.1 原子-腔系統的主方程
7.1.2 弱耦合機制
7.1.3 強耦合機制
7.2 微波激射器
7.3 色散區域
7.4 電路QED
7.4.1 LC電路量子化
7.4.2 超導量子位
7.4.3 場-量子位耦合
7.5 Casimir力
習題
參考文獻
第8章 光的力學效應
8.1 半經典原子——場相互作用的回顧
8.2 輻射壓力和梯度力
8.3 耗散
8.4 原子衍射
8.4.1 Raman-Nath機制
8.4.2 布拉格機制
8.4.3 施特恩-格拉赫機制
8.5 自發輻射
8.6 原子幹涉儀
習題
參考文獻
第9章 激光冷卻
9.1 多普勒冷卻
9.2 西西弗斯冷卻
9.3 亞反沖冷卻
9.4 腔冷卻
9.5 邊帶冷卻
9.6 蒸發冷卻
習題
參考文獻
第10章 玻色-愛因斯坦凝聚
10.1 現象學
10.2 囚禁勢阱中的BEC
10.3 薛定諤場量子化
10.3.1 Hartree近似
10.3.2 準粒子
10.4 光晶格上的超冷原子
習題
參考文獻
第11章 量子光力學
11.1 經典分析
11.1.1 穩態現象：光學彈簧效應
11.1.2 延遲的影響：冷阻尼
11.2 量子理論
11.3 超越基態
11.3.1 線性化耦合
11.3.2 二次耦合
11.3.3 極化子譜
11.4 光力學探測的標準量子極限
11.5 超冷原子
11.6 功能化和混合系統
習題
參考文獻
第12章 展望
12.1 萬有引力
12.1.1 引力波探測
12.1.2 等效原理的檢驗
12.1.3 平方反比律的檢驗
12.1.4 引力引發的退相幹
12.2 暗區
12.2.1 與光子的耦合
12.2.2 原子幹涉儀搜索
12.2.3 腔光力搜索
參考文獻

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