书名：实验量子光学基础
定价：98.0
ISBN：9787030799982
版次：1
出版时间：2025-03

内容提要：
量子科技的发展不断推动着产业的变革，一系列突破经典极限的创新技术相继涌现。其中，量子资源的制备与操控技术及其在量子信息、量子精密测量等领域的应用，日益成为学术界和产业界共同关注的焦点。从量子光学发展起来的许多实验技术在量子科技的实际应用中具有普遍性，成为量子技术的热点领域。在教学与科研实践中，我们注意到越来越多的学生对量子光学方面的实验与技术表现出浓厚的兴趣，并怀有投身这一前沿研究领域的强烈意愿。作者基于在量子光学领域长期的科研积累和教学实践，精心编写了这本书，旨在为这一重要领域的人才培养提供一个系统的学习资源。
　　本书主要从实验视角讲述量子光学的核心研究内容，详细介绍实验基本原理、方法和实现的技术路径。本书注重量子光学中关键概念的物理图像阐释，尽量将抽象的理论概念与物理系统、实验过程有机结合，把量子光学原理具象化、可视化。本书的主要内容包括：量子光学的基本原理与方法、量子光学中的测量方法、量子光源的制备、量子光源的应用、光与热原子系综相互作用、中性原子的激光冷却与俘获、腔量子电动力学的实验实现等，并加入了…新的量子光学实验、技术的前沿进展。书中部分图片配有电子版彩图，可通过扫描其旁的二维码查看。




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 …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