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
教学目的要求
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。
预修课程
量子力学，电动力学，光学
大纲内容
第一章 电磁场的量子化 6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 光场的量子相干性 4学时 王兵兵
第1节 光场的经典相干性
第2节 量子相关函数
第3节 光场相干性的量子理论
第三章 二能级原子与光学布洛赫方程 6学时 王兵兵
第1节 二能级原子
第2节 光学布洛赫方程
第3节 二能级原子动力学行为的密度矩阵表述
第4节 狄克模式
第四章 激光场与原子相互作用: 经典场理论 6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
第五章 原子与光的相互作用：量子场理论 6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
第六章 光场的相空间表示 5学时 王颖丹
第1节 相干态表示
第2节 Q表示与Wigner表示
第3节 特征函数及广义表示理论
第七章 量子光学中的量子主方程 6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 量子光学Bloch方程
第3节 量子回归定理和共振荧光谱
第九章 海森堡朗之万方程 6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与光子反聚束
第十章 量子光学的现代应用 8学时 王颖丹
第1节 量子纠缠、Bell不等式与量子远程传态
第2节 量子通信与量子计算简介
第3节 离子阱量子计算
第4节 腔光力体系与边带冷却
第十一章 期末考试 2学时 王兵兵
第1节 期末考试
参考书
1、
Quantum Optics (2nd Ed)
D.F. Walls and G.J. Milburn
2007年12月
Springer
2、
Introduction to Quantum Optics
Gilbert Grynberg, Alain Aspect , Claude Fabre, Claude Cohen-Tannoudji
2010年10月
Cambridge University Press
3、
Quantum Optics
M.O.Scully and M.S.Zubairy
1997年9月
Cambridge University Press
4、
A Guide to Experiments in Quantum Optics (3nd Ed)
Timothy C. Ralph, Hans-A. Bachor
2019年10月
Wiley-VCH
课程教师信息
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。
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。