目录

第 1章引言 .1 

1.1本书的范围和目标 .1 

1.2历史 .1 

1.3本书内容 5

参考文献 6

更多阅读的建议 6

第 2章场量子化 .8 

2.1单模场的量子化 8 

2.2单模场的量子涨落 . 13 

2.3单模场的正交算符 . 14 

2.4多模场 . 15 

2.5热平衡场  21 

2.6真空涨落和零点能 . 25 

2.7量子相位  29

习题  34

参考文献  36

参考书目  36

第 3章相干态  37 

3.1湮灭算符的本征态和最小不确定态 . 37 

3.2位移真空态 . 41 

3.3波包和时间演化  43 

3.4相干态的产生 . 44 

3.5相干态的更多性质 . 45 

3.6相干态的相空间图像 . 48 

量子光学导论 

3.7密度算符和相空间几率分布 . 50 

3.8特征函数  55

习题  60

参考文献  61

参考书目  62

第 4章原子辐射的发射和吸收 . 63 

4.1原子-场相互作用 . 63 

4.2原子与经典场的相互作用 . 65 

4.3原子与量子场的相互作用 . 69 

4.4拉比模型  73 

4.5全量子模型与 J-C模型  76 

4.6缀饰态 . 83 

4.7密度算符方法：在热态上的应用 . 86 

4.8大失谐下的 J-C模型：色散相互作用  89 

4.9 J-C模型的推广  91 

4.10 J-C模型的施密特分解和冯 ·诺伊曼熵 . 91

习题  93

参考文献  95

参考书目  96

第 5章量子相干函数  97 

5.1经典相干函数 . 97 

5.2量子相干函数 . 101 

5.3杨氏干涉  104 

5.4高阶相干函数 . 106

习题  111

参考文献  112

参考书目  112

第 6章分束器与干涉仪 . 113 

6.1单光子实验 . 113 

6.2分束器的量子力学描述  114 

目录 VII 

6.3单光子干涉仪 . 120 

6.4无相互作用测量  121 

6.5相干光的干涉测量 . 123

习题  124

参考文献  125

参考书目  125

第 7章非经典光 . 127 

7.1正交压缩  127 

7.2正交压缩光的产生 . 141 

7.3正交压缩光的探测 . 142 

7.4振幅（或光子布居数）压缩态 . 143 

7.5光子反聚束 . 145 

7.6薛定谔猫态 . 147 

7.7双模压缩真空态  154 

7.8高阶压缩  160 

7.9宽带压缩光 . 161

习题  162

参考文献  164

参考书目  165

第 8章耗散相互作用和退相干 . 167 

8.1导引 . 167 

8.2单系统实现或系综实现  168 

8.3单个量子系统的实现 . 170 

8.4三能级原子的亚稳态和传输动力学 . 173 

8.5退相干 . 175 

8.6从退相干中生成相干态：光平衡 . 178 

8.7总结 . 178

习题  178

参考文献  179

参考书目  180

第 9章量子力学的光学验证  181 

9.1光子源：自发参量下转换 . 182 

VIII 量子光学导论 

9.2 HOM干涉仪  185 

9.3量子擦除器 . 187 

9.4诱导的量子相干  189 

9.5光子的超光速隧穿 . 191 

9.6局域实在论和贝尔理论的光学验证 . 192 

9.7弗朗松实验 . 197 

9.8下转换光在无绝对标准度量学方面的应用 . 199

习题  200

参考文献  201

参考书目  202

第 10章腔量子电动力学以及离子阱的实验  203 

10.1 里德伯原子 . 203 

10.2 与腔场进行相互作用的里德伯原子  205 

10.3  J-C模型在实验中的实现 . 209 

10.4 在腔 QED中制备纠缠原子对 . 212 

10.5 用大失谐条件下的原子-场相互作用实现薛定谔猫态以及从量子到经典的退相干  213 

10.6 光子数的量子非破坏测量 . 217 

10.7  J-C型相互作用在囚禁离子运动中的实现  217 

10.8结束语  220

习题  221

参考文献  221

参考书目  223

第 11章量子纠缠的应用 ——海森伯极限下的量子干涉和量子信息处理. 224 

11.1 量子纠缠优势  225 

11.2 纠缠和干涉测量  226 

11.3 量子隐形传态  228 

11.4 密码术  230 

11.5 私钥密码系统  230 

11.6 公钥密码系统  232 

11.7 量子随机数产生器 . 233 

11.8 量子密码术 . 234 

目录 IX 

11.8.1量子密钥分发  234 

11.8.2 BB84协议  234 

11.8.3 B92协议  237 

11.8.4埃克特协议 . 238 

11.9量子通信的前景  239 

11.10量子计算逻辑门 . 239 

11.11一些量子门的光学实现 . 243 

11.12退相干和量子纠错 . 247

习题  247

参考文献  248

参考书目  250

附录 A密度算符、纠缠态、施密特分解和冯·诺伊曼熵 . 251 

A.1密度算符 . 251 

A.2两态系统和布洛赫球 . 254 

A.3纠缠态 . 255 

A.4施密特分解  256 

A.5冯·诺伊曼熵  258 

A.6密度算符的动力学  259

参考文献  259

重要文献  259

附录 B果壳里的量子测量理论 . 261

参考文献  263

附录 C推导大失谐（远离共振）相互作用下的有效哈密顿量 . 264

参考文献  266

附录 D非线性光学和自发参量下转换 . 267

参考文献  268