量子光学

课程编码：180081070207P2002H 英文名称：Quantum Optics 课时：60 学分：3.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：王兵兵等

本课程为光学、光电子学、原子物理学、量子信息等专业研究生的专业基础课。较系统地介绍量子光学的基本概念和方法，以及一些典型实验和应用。通过本课程的学习为从事有关量子光学及量子信息学的研究生尽快进入研究领域提供必要的知识准备。

量子力学，电动力学，光学

第一章 电磁场的量子化 4学时 王兵兵
第1节 经典电磁场
第2节 单模电磁场的量子化
第3节 算符代数运算公式
第4节 单模场的量子起伏与场的密度算符
第二章 激光场与原子相互作用: 经典场理论 7学时 王兵兵
第1节 原子束缚态跃迁及激光脉冲的载波相位效应
第2节 高次谐波产生的经典场理论
第3节 高次谐波理论的应用与强场数值计算方法
第4节 阿秒脉冲的产生及其与原子的相互作用
第三章 原子与光的相互作用：量子场理论 7学时 王兵兵
第1节 自由电子在单模量子光场中的态
第2节 原子在激光场中电离的频域理论
第3节 双色激光场中的动力学过程及其应用
第4节 经典场理论与量子场理论的对应关系
第四章 光量子态的产生及性质 6学时 李贝贝
第1节 光子的概念
第2节 量子光场的统计性质
第3节 量子光场的产生方法
第4节 光的波粒二相性
第五章 量子光场的测量与操控 6学时 李贝贝
第1节 光场的探测：强度、相位、时间
第2节 分束器、干涉仪、谐振腔
第3节 平衡零拍探测、平衡外差探测
第4节 纠缠态的探测
第六章 光量子态的应用 8学时 李贝贝
第1节 量子通信与量子成像
第2节 腔量子电动力学
第3节 量子增强的传感
第4节 宏观量子态与精密测量
第七章 量子光学中的量子主方程 5学时 王颖丹
第1节 量子主方程的微观推导
第2节 主方程的简单物理示例
第3节 Fokker-Planck方程
第八章 共振荧光 5学时 王颖丹
第1节 Jaynes Cummings模型
第2节 光学Bloch方程
第3节 共振荧光谱
第4节 量子回归定理和反聚束效应
第九章 海森堡朗之万方程 5学时 王颖丹
第1节 光场的海森堡朗之万方程
第2节 光腔的输入输出关系
第3节 二能级原子的海森堡朗之万方程
第十章 量子光学在量子计算中的应用 5学时 王颖丹
第1节 量子计算简介
第2节 离子阱量子计算
第3节 超导量子计算
第十一章 期末考试 2学时 王兵兵
第1节 期末考试

王兵兵，1996年在吉林大学原子与分子物理研究所获理学博士学位。1996－1998年在中国科学院物理研究所作博士后，出站后留所工作。2001－2003年在加拿大 University of Toronto 作博士后。现任中国科学院物理研究所研究员，博士生导师。

李贝贝，2009年在天津大学获得学士学位，2014年在北京大学物理学院获得博士学位，2014-2018年在澳大利亚昆士兰大学从事博士后研究，2018年10月加入中国科学院物理研究所，任特聘研究员、博导。2018年获中国科学院引进国外人才计划项目（择优支持），2019年获“饶毓泰基础光学奖”，2022年获得国家基金委优青项目支持。长期从事高品质因子光学微腔及其在高灵敏超声波传感、磁力仪、窄线宽激光、光学频率梳、量子光学等方面的应用研究。自主制备出品质因子超过4×108的光学微腔，达到国际先进水平。利用高品质因子光学微腔实现了噪声等效声压为1.18 μPa/Hz1/2的超声波传感器，噪声等效磁场为6 pT/Hz1/2的磁力仪，及线宽为1.57 Hz的片上窄线宽布里渊激光，这些指标均达到国际先进水平。近年来主持多项国家项目，包括基金委优青、面上、重大研究计划、青年项目、中国科学院从0到1项目等。已发表论文30余篇，引用超过2600次，h-index为23。受邀成为Photonics Research、The Innovation、Photonic Sensors期刊的青年编委，及多个期刊的审稿人。纳米颗粒检测工作入选2014年度“高校十大科技进展”。

王颖丹，2001年毕业于华中师范大学物理系，获学士学位。2005年于中国科学院理论物理研究所获博士学位。自2005年7月起，先后在日本电信电话公司（NTT）、瑞士Basel大学和加拿大McGill大学从事博士后研究工作，2013年5月起在日本理化学研究所担任研究科学家。2014年5月回国工作。目前主要的研究兴趣为基于固态量子体系的量子态操控，特别是超导约瑟夫森结系统和光力学系统中的量子耗散和量子纠缠等问题。