量子光学（Quantum Optics）

课程编号：04811140

学分：3

教师：吴腾 Teng Wu

教学方式：⚫ 授课方式：中文 授课 ，部分专业名词辅以英文 ；板书：中、英文 PPT：中、英文。
                  ⚫ 考核方式：平时作业、考勤（ 20%）、大作业 40%）、期末考试（闭卷、笔试 40%）。

内容提要：

本课程讲授量子光学的基本知识、理论、方法和技巧及量子光学领域的一些前沿研究方向及其进展，包括 但不限于 以下内容：
第一部分：发展历程及基础知识： 经典电磁学、电动力学、波动光学、量子力学；量子光学发展路线回顾；
第二部分：光场的量子统计性质：自由空间电磁场的正则量子化；Fock态、相干态、压缩相干态；纯态与混合态、经典与量子 Liouville方程；电磁场表象及量子分布理论初步 ；光学关联（经典、一阶、二阶）、光学相干性初步应用；
第三部分：光与原子的相互作用：半经典理论：重要近似及其意义、光与二能级原子相互作用基本 方程 、拉比 振荡 、相互作用表象、 密度算符及刘维方程、旋转坐标系、不可约张量等；全量子理论：Jaynes-Cummings模型、拉比震荡的崩塌与复原、自发辐射理论；
第四部分：量子光学的前沿应用：原子磁力仪、量子频标与原子钟、 核磁共振、 激光冷却与冷原子物理 、 量子开放系统、 量子无损测量、 EPR佯谬、隐变量及贝尔定理、量子密码等 前沿量子信息技术。

推荐教材或参考资料：

量子光学基础理论及方法参考书籍：
1) 郭弘，《量子光学》 、《补课讲义》 （全部 pdf 电子版，未出版） .
2) M. O. Scully, and M. S. Zubairy, Quantum Optics, (Cambridge University Press, Cambridge, 1997).
3) D. F. Walls, and G. J. Milburn, Quantum Optics, (Springer Press, Heidelberg, 2008).
4) L. Mandel, and E. Wolf, Optical Coherence and Quantum Optics, (Cambridge University Press, Cambridge, 1995).
5) C. Cohen-Tannoudji, J. Dupont-Roc, and G. Grynberg, Atom-Photon Interactions (2 vols.), (Wiley, 1994).
6) P. W. Milonni and J. H. Eberly, Lasers, (Wiley, New York, 1988).
7) L. Allen and J. H. Eberly, Optical Resonance and Two-level Atoms, (Dover, New York, 1975).
8) R. Loudon, Quantum Theory of Light, (Oxford, 1983).
9) M. Sargent, M. O. Scully, and W. E. Lamb, Laser Physics (Addison-Wesley, 1974).
10) W. H. Louisell, Quantum Statistical Properties of Radiation, (Wiley, New York, 1973).
量子信息技术相关参考书籍：
1) P. Lambropoulos, and D. Petrosyan, Fundamentals of Quantum Optics and Quantum Information, (Springer Press, Heidelberg, 2007).
2) H.-A. Bachor, T. C. Ralph, Guide to experiments in quantum optics, (Wiley, Weinheim, 2004).
3) I. R. Kenyon, The Light Fantastic-A Modern Introduction to Classical and Quantum Optics, (Oxford University Press, New York, 2008).
4) M. Fox, Quantum Optics: An Introduction, (Oxford University Press, New York, 2006).