量子工程學(量子相幹結構的理論和設計)(精)
(英)紮戈斯金
- 出版商: 中國科學技術大學出版社
- 出版日期: 2024-03-01
- 售價: $720
- 語言: 簡體中文
- 頁數: 292
- ISBN: 7312058086
- ISBN-13: 9787312058080
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相關分類:
量子計算
- 此書翻譯自: Quantum Engineering
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商品描述
量子工程學——設計和制備量子相幹結構——已經成為一個具有重要應用前景的新物理領域。本書給出了量子工程學中理論方法和實驗結果的完整展示。 本書內容包括電路的量子理論、量子光學在固體電路中的相關理論方法、噪聲的量子理論、退相幹與測量、量子輸運的朗道爾方程、弱超導電性物理，以及半導體異質結中二維電子氣相關的物理等。理論與最新的實驗數據相結合，從而幫助讀者更加清楚地了解理論的應用場景。本書針對物理學研究生，將幫助讀者開始自己的研究工作並將理論方法應用到正在開展的實驗研究中。 紮戈斯金是英國拉夫堡大學的物理學教授，他的研究興趣涵蓋固態器件中的量子信息處理理論、介觀超導電性、介觀傳輸、量子統計物理及熱力學等方面。
目錄大綱
中文版序
譯者序
前言
第1章 量子工程師的量子力學基礎
1.1 量子力學基本概念
1.1.1 量子公設
1.1.2 量子-經典界限：薛定諤的貓悖論
1.2 態密度矩陣
1.2.1 理由和性質
1.2.2 平均、概率和相幹性
1.2.3 糾纏
1.2.4 劉維爾-馮·諾依曼（Liouville-von Neumann）方程
1.2.5 維格納（Wigner）函數
1.2.6 密度矩陣的微擾論和線性響應理論
1.2.7 漲落-耗散定理
1.3 開放系統中密度矩陣的演化
1.3.1 去除環境
1.3.2 密度矩陣的主方程 林德布拉德（Lindblad）算符
1.3.3 例子：一個二能級系統的非幺正演化、退相位和弛豫
1.3.4 非幺正與幺正演化的對比
1.4 二能級系統的量子動力學
1.4.1 布洛赫（Bloch）矢量和布洛赫（Bloch）球
1.4.2 Bloch方程和量子拍
1.4.3 Rabi振蕩
1.4.4 有耗散情況下的Rabi振蕩
1.5 量子系統的慢演化
1.5.1 絕熱定理
1.5.2 朗道-齊納-斯圖克伯格（Landau-Zener-Stückelberg）效應
1.6 結語
第2章 超導量子電路
2.1 約瑟夫森效應
2.1.1 超導電性概覽
2.1.2 弱超導電性
2.1.3 rf SQUID
2.1.4 dc SQUID
2.1.5 電流偏置的約瑟夫森結
2.2 約瑟夫森結中的量子效應、相位和磁通量子比特
2.2.1 作為量子可觀測量的粒子數和相位
2.2.2 相位量子比特：量子極限下的電流偏置約瑟夫森結
2.2.3 rf SQUID磁通量子比特
2.3 量子相幹結構的電路分析 更多的磁通量子比特
2.3.1 無耗散電路的拉格朗日方程
2.3.2 電路中的耗散項——拉格朗日方法
2.3.3 電路的哈密頓（Hamilton）和勞斯（Routh）函數
2.3.4 電路的二次量子化
2.3.5 持續電流磁通量子比特
2.4 電荷量子比特
2.4.1 電荷體系：常規導體
2.4.2 電荷體系：超導體
2.4.3 電荷量子比特
2.4.4 Quantronium
2.4.5 電荷和準電荷 Bloch振蕩
2.5 量子電感和量子電容
2.5.1 量子電感
2.5.2 量子電容
2.6 正常金屬中的超導效應
2.6.1 安德列也夫（Andreev）反射和鄰近效應
2.6.2 Andreev能級和SNS結中的約瑟夫森電流
第3章 基於二維電子氣的量子器件
3.1 二維電子氣的量子輸運
3.1.1 二維電子氣在異質結器件中的形成
3.1.2 點接觸中的電導量子化
3.1.3 利用散射矩陣研究量子輸運：朗道爾（Landauer）形式、朗道爾（Landauer）公式及其變形
3.1.4 量子點接觸作為量子探測器
3.1.5 QPC探測器的反作用退相位：更嚴謹的方法
3.2 2DEG量子點
3.2.1 通過雙量子點的線性和非線性傳輸
3.2.2 2DEG量子點中的電荷相幹操控
3.2.3 2DEG量子點中的自旋相幹操控
3.3 回路、幹涉儀和混合結構
3.3.1 2DEG回路：阿哈羅諾夫-玻姆（Aharonov-Bohm）效應
3.3.2 混合2DEG超導結構：朗道爾-朗伯（Landauer-Lambert）形式
3.4 結語
第4章 超導多量子比特器件
4.1 量子比特耦合的物理實現
4.1.1 采用線性被動元件耦合：電容耦合
4.1.2 磁通量子比特的被動電感耦合
4.1.3 通過非線性被動元件耦合、可調耦合
4.1.4 量子總線
4.1.5 主動耦合
4.2 量子光學：概覽
4.2.1 Fock空間與Fock態
4.2.2 J-C（Jaynes-Cummings）模型
4.2.3 量子Rabi振蕩、真空Rabi振蕩
4.2.4 色散區域、施裏弗-沃爾夫（Schrieffer-Wolff）變換
4.3 電路量子電動力學
4.3.1 腔量子電動力學的電路實現
4.3.2 量子比特通過諧振腔耦合
4.4 量子光學在相空間中的形式
4.4.1 相幹態
4.4.2 相幹態的物理意義
4.4.3 振子狀態的Wigner函數
4.4.4 壓縮態
4.4.5 Wigner函數的運動方程
4.4.6 參數生成壓縮態
第5章 噪聲與退相幹
5.1 量子噪聲
5.1.1 自相關函數和譜密度
5.1.2 量子漲落譜密度的物理意義
5.1.3 量子回歸定理
5.2 固態系統中的噪聲源
5.2.1 熱噪聲
5.2.2 經典的散粒噪聲
5.2.3 量子的散粒噪聲
5.2.4 1/f噪聲
5.3 噪聲與退相幹
5.3.1 外部噪聲和退相幹率
5.3.2 環境的玻色型庫模型
5.3.3 自旋浴
5.3.4 1/f噪聲引入的退相幹
5.4 退相幹抑制
5.4.1 退相幹的動力學抑制
5.4.2 通過設計壓制退相幹：最佳工作點
5.4.3 Transmon
5.4.4 通過失諧來壓制退相幹
5.5 測量與退相幹
5.5.1 測量的量子描述
5.5.2 量子非破壞（QND）測量
5.5.3 弱的連續測量
5.5.4 探測器反作用與測量速率
5.5.5 Rabi譜儀
5.5.6 量子Zeno效應
第6章 應用與思考
6.1 量子超材料
6.1.1 傳輸線中的量子比特
6.1.2 經典電磁波沿傳輸
