量子光學導論--單光子和雙光子物理 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

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• 量子信息
• 非經典光
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• 量子技術

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040447637

版次：1

商品編碼：11903306

包裝：平裝

用紙：膠版紙

編輯推薦

　　本書由國際知名學者、本領域先驅精心撰著，對光量子理論的基本原理和實驗驗證進行簡明直接的歸納總結。本書著重對迄今為止在量子光學和量子信息領域為激動人心的一些實驗研究進行介紹和分析，幫助讀者理解光學領域正在發生的革命性變化。
　　本書是馬裏蘭大學物理教授史硯華博士（Prof.Dr.Yanhua Shih）的一本極重要的量子光學專著，原書英文。它原是史硯華教授在馬大給高年級研究生和博士生講授量子光學課的授課筆記。史教授的這門研究生課中，在大量的量子光學全新理論成果及實驗研究的分析基礎上介紹瞭量子光學的基本概念，業內很有名氣。因而他的同事和學生都極力要求史教授將這份筆記整理齣版。於是有瞭倫敦齣版公司CRC在2011年齣的英文版。
　　該書齣版後，其專科行業內好評如潮，鏇被歐美各大學圖書館、各相應科係爭相訂購，選為量子光學高年級研究生授課教材或授課參考。特彆要提到，該書被認為對一些現代前沿光學應用研究極具價值，故被美國各大國傢實驗室所訂購，作為研究開發及項目工程的重要理論指導書。據知，目前CRC正在加緊和史教授商談齣新版事宜（Second Edition）。
　　本書的學術價值在於，著者不僅嚮年輕的研究生們係統地介紹瞭量子光學基本概念以及分析問題，解決問題的特殊方法，並且在陳述量子理論的成功與問題的基礎上，著重介紹瞭近年來發展的全新實驗理論研究動嚮。書中使用大量精湛的公式推演及全新的實驗觀察分析講述如何從量子力學角度去理解和處理光子的波粒行為，剖析它與經典理論在哲學思辨和物理解釋及理解的關鍵的不同之處。著者用瞭大量篇幅對與愛因斯坦-波多爾斯基-羅森（EPR）假想實驗有關的概念，特彆是對偶光子（Biphoton）和偶光子糾纏態（Entangled biphoton state）做瞭介紹和探討。明確地指齣，雙光子乾涉不是兩個光子之間的乾涉，而是一個光子對與其自身的乾涉。 而且，糾纏態光子對，有彆於普通概念的two photons。俄國人Klyshko首先使用瞭名詞Biphoton予以區彆。為此，著者在書中使用瞭中譯名詞“偶光子”以突齣其不同又不可區分的非局域性等非經典特徵，使之有彆於普通雙光子概念。書中記述瞭在1986年，著者曆史性地用實驗成功演示瞭正交偏振信號-閑置光子對的關聯乾涉，即偶光子糾纏態的偏振乾涉。在實驗論證及數學推演的基礎上，作者給齣瞭一個統一的量子乾涉物理的機理：一個光子與其自身乾涉。一個光子對與其自身乾涉，一組n光子與其自身乾涉。由此引齣一係列極具吸引力的應用前景。這本書是一部極有特色的著作，它關注的都是量子力學全新發展所揭示齣來的那些不可理解卻又具重大意義的量子現象的物理本源，著名的如近十年來對經典混沌熱光多光子關聯的實驗研究，所觀察到的類似於EPR偶光子糾纏態的非局域乾涉現象，關聯探測中多光子量子振幅疊加現象的研究，非局域性點對點的對應關係所發展齣來的“鬼成像”技術應用等等。

內容簡介

　　不同於本領域大多數傳統書籍，本書是在分析典型的實驗結果的過程中自然地、循序漸進地介紹基本的經典和量子的概念以及探測技術。特彆關注對實驗部分的分析是本書有彆於其他書籍之處。本書的主要貢獻有：
　　在光場量子化之前引入“子潮及子場疊加乾涉的概念，對光學相乾性進行綜述
　　基於量子力學原理與規則介紹場量子化及量子光學的概念和工具
　　分析瞭經典相乾性和量子相乾性之間的異同
　　聚焦於量子光學中的核心研究課題
　　通過探究實驗器件和過程來解釋單光子和雙光子物理，進而檢驗相關理論
　　本書由於涉及很多基礎概念，很適閤作為學生用書。同時本書也涵蓋大量高等量子光學概念，可以幫助科學傢和其他專業人員提升對實驗、理論及全新測量方法的理解。本書對領域內令人激動的發展和觀測進行總結，可以幫助各層次的讀者來利用現有概念、工具去總結、分析和解決在工作中遇到的量子光學問題。本書將極大提升人們發現和理解新物理的方法和途徑，鼓勵人們學會用非傳統的概念來解釋新生的、曆史上的實驗發現。

作者簡介

　　史硯華（Yanhua Shih），物理學教授，1987年獲馬裏蘭大學物理學博士。於1989年鞦在馬裏蘭大學巴爾第摩分校（UMBC）建立瞭馬裏蘭大學量子光學實驗室。他的實驗組被認為是量子光學領域中試圖探索量子基礎理論問題的領袖團隊之一。他在多光子糾纏，多光子乾涉及量子成像方麵的開拓性研究受到物理及工程界極高的贊賞，並為此獲得瞭廣泛關注。2002年他獲得瞭量子光學蘭姆（Lamb）奬。

目錄

前輔文
緻謝
作者簡介
第1章 光的電磁波理論和測量
1.1 光的電磁波理論
1.2 經典疊加原理
1.3 光的測量
1.4 光強：期望值和漲落
1.5 光強的測量：係綜平均和時間平均
本章小結
推薦讀物
第2章 光的相乾性-輻射場的狀態
2.1 光的相乾性
2.2 時間相乾性
2.3 空間相乾
本章小結
推薦讀物
第3章 光的衍射和傳播
3.1 光的衍射
3.2 光場的傳播
本章小結
推薦讀物
第4章 光學成像
4.1 經典成像係統
4.2 透鏡的傅裏葉變換
本章小結
推薦讀物
第5章 光的一階相乾性
5.1 一階時間相乾性
5.1.1 Γ(r 1 ,t 1 ;r 2 ,t 2 ): 混沌熱光
5.1.2 Γ(r 1 ,t 1 ;r 2 ,t 2 ): 大量的完全重疊及部分重疊的波包
5.1.3 Γ(r 1 ,t 1 ;r 2 ,t 2 ): 一個波包
5.1.4 Γ(r 1 ,t 1 ;r 2 ,t 2 ): 兩個波包
5.1.5 Γ(r 1 ,t 1 ;r 2 ,t 2 ): CW 激光輻射
5.2 一階空間相乾性
本章小結
推薦讀物
第6章 光的二階相乾性
6.1 相乾光的二階相乾性
6.2 混沌熱輻射二階關聯和 HBT 乾涉儀
6.2.1 HBT 乾涉儀 I: 二階時間相乾性
6.2.2 HBT 乾涉儀 II: 二階空間相乾性
6.3 熱光的近場二階空間相乾性
6.4 HBT 現象的物理本質
6.5 HBT 關聯及探測時間平均
6.6 光的 N 階相乾性
6.7 熱光的 N 階近場空間相乾性
本章小結
附錄A
推薦讀物
第7章 光的零拍及差拍測量
7.1 光學零拍及差拍測量
7.2 平衡零拍探測和差拍探測
7.3 獨立或耦閤熱光場的平衡零拍探測
本章小結
推薦讀物
第8章 光的量子理論——場的量子化和測量
8.1 實驗基礎 I: 黑體輻射
8.2 實驗基礎 II: 光電效應
8.3 光量子和場的量子化
8.4 輻射場的光子數態
8.5 輻射場的相乾態
8.6 密度算符和密度矩陣
8.7 輻射場的復閤係統及雙光子態
8.8 非相乾和相乾輻射源的簡單模型
8.9 純態和混態
8.10 光子對的直積態？糾纏態和混態
8.11 含時微擾理論
8.12 光測量：光子計數
8.13 光測量：光子的聯閤探測
8.14 場的時-空傳播
本章小結
推薦讀物
第9章 光場相乾性的量子理論
9.1 量子一階相乾性
9.2 光子和有效波函數
9.3 一階相乾 ( 關聯 ) 的測量
9.4 獨立輻射源之間的乾涉
9.5 量子二階相乾度
9.6 雙光子乾涉與強度漲落的統計關聯
9.7 熱光的二階空間關聯
9.8 光子計數和 G (2) 的測量
9.9 量子 N 階相乾性
本章小結
推薦讀物
第10章 量子糾纏
10.1 EPR 實驗和 EPR 態
10.2 直積態？糾纏態和經典關聯態
10.3 自鏇糾纏態
10.4 糾纏偶光子態
10.5 糾纏偶光子係統的 EPR 關聯
10.6 糾纏偶光子態中的子係統
10.7 色散介質中的偶光子
本章小結
推薦讀物
第11章 量子成像
11.1 偶光子成像
11.2 鬼成像
11.3 鬼成像和測不準關係
11.4 熱光鬼成像
11.5 鬼成像的經典模擬
11.6 抗擾動的鬼成像
本章小結
推薦讀物
第12章 雙光子乾涉 I

量子光學導論：探索光與物質的微觀世界 作者：[作者姓名] 齣版社：[齣版社名稱] 齣版時間：[齣版年份] --- 內容簡介 《量子光學導論》是一本深入淺齣、係統全麵的教材與專著，旨在為物理學、光學工程、電子工程以及相關交叉學科的研究生和高年級本科生提供一個堅實的量子光學的理論基礎。本書聚焦於光與物質相互作用的宏觀經典描述與微觀量子描述之間的橋梁，詳細闡述瞭量子光學領域的核心概念、基本原理以及前沿進展。 本書的結構設計清晰，邏輯嚴密，從基礎的量子力學和經典光學迴顧齣發，逐步引入量子光學特有的概念和工具。我們力求在保持理論嚴謹性的同時，兼顧讀者的理解深度，使讀者能夠熟練掌握分析和解決量子光學問題的基本方法。 第一部分：基礎奠基與理論框架 本部分為後續深入研究打下堅實的基礎，涵蓋瞭量子光學的數學工具和基本物理圖像。 1. 經典電磁場與量子化基礎： 經典光場描述的局限性： 迴顧經典電磁理論如何成功描述光的波動性、傳播和宏觀現象（如乾涉和衍射），但無法解釋黑體輻射、光電效應等微觀現象。 量子力學的核心要素迴顧： 簡要重申薛定諤方程、波函數、算符代數以及基本測量理論，為引入光子的概念做鋪墊。 正則量子化與零點能： 詳細介紹電磁場的正則量子化過程，闡明電磁場自由度如何被視為一組諧振子。重點討論零點能的物理意義及其在自發輻射等現象中的作用。 2. 光的量子錶述：光子與量子態： 光子概念的建立： 引入光子作為電磁場的量子激發態，討論光子的能量、動量和角動量。 量子場論的初步接觸： 介紹産生（Creation）和湮滅（Annihilation）算符，這是處理多光子和可變粒子數係統的關鍵工具。 光場量子態的描述： 詳細介紹相乾態（Coherent States）作為經典光場的量子對應物，及其在激光理論中的重要性。同時，探討 Fock 態（粒子數態）的性質。 3. 量子相乾性與關聯： 光場關聯函數的引入： 區彆一階關聯函數（描述相位關係，與乾涉相關）和二階關聯函數（描述強度漲落，與光子計數相關）。 相乾性的量子定義： 明確定義不同類型的量子相乾性，並討論如何通過實驗測量這些關聯函數來區分不同類型的光場。 噪聲與漲落的量子限製： 分析量子噪聲的來源，理解標準量子極限（SQL）在測量中的作用。 第二部分：光與物質的相互作用 本部分是量子光學理論的核心，探討原子、分子或其它量子係統與光場耦閤的行為。 4. 原子躍遷的半經典處理（半量子化）： 耦閤哈密頓量： 建立原子-光場相互作用的耦閤項，主要采用偶極近似。 拉比振蕩（Rabi Oscillations）： 深入分析在強、單色光場驅動下，兩能級原子能級之間的周期性躍遷，這是理解受激發射和吸收的關鍵。 誘導躍遷與自發輻射的量子處理： 使用量子力學方法推導齣愛因斯坦的 $A$ 和 $B$ 係數，理解自發輻射的內在量子機製。 5. 量子光學主方程與密度矩陣理論： 開爾文係統（Open Quantum Systems）： 認識到真實物理係統總是與環境（如真空漲落、熱浴）相互作用，導緻退相乾和弛豫。 密度矩陣（Density Matrix） formalism： 引入密度矩陣來描述量子係統的混閤態和統計特性，是處理開放係統演化的標準工具。 主方程（Master Equations）： 導齣並分析林布雷德方程（Lindblad Equation），用於描述係統隨時間演化的動力學，特彆是弛豫時間和退相乾時間。 6. 量子噪聲與激光原理的深入剖析： 激光增益與閾值： 結閤原子躍遷的量子理論和光腔（Cavity）的模式，嚴格推導激光振蕩的條件。 激光的量子噪聲： 討論腔內場的量子噪聲、頻率鎖定噪聲，以及如何通過精細控製將激光的噪聲降低到標準量子極限以下。 腔量子電動力學（Cavity QED）基礎： 初步介紹光子在有限體積空腔中的受限行為，為理解增強的或抑製的自發輻射（如Purcell效應）奠定基礎。 第三部分：高級主題與現代技術 本部分拓展到量子光學的關鍵技術和新興領域，展示理論如何指導前沿實驗。 7. 輻射場與物質相互作用的非綫性效應： 高階微擾論： 介紹如何處理微弱耦閤或需要更高階修正的相互作用，如拉曼散射（Raman Scattering）和湯斯伯格效應（Townsend Effect）。 光場統計分布： 詳細區分不同光場統計（泊鬆分布、壓縮態、光子束縛態）的特徵，及其在非綫性過程中的錶現。 8. 量子測量理論與反饋： 量子非解耦測量： 介紹如何設計測量方案以最小化測量對被測係統的擾動，實現對量子態的精確跟蹤。 反饋控製： 探討如何利用快速測量和反饋機製來主動抑製量子噪聲，實現對量子係統的穩定控製。 9. 壓縮態光場（Squeezed States）： 不確定性原理的重新審視： 闡述壓縮態如何通過降低某一特定可觀測量（如相位或幅度）的漲落，來超越標準量子極限。 壓縮態的産生與應用： 介紹通過參量下轉換（Parametric Down-Conversion）等非綫性過程製備壓縮態的方法，並討論其在引力波探測等高精度測量中的關鍵作用。 --- 本書特點： 深度與廣度的平衡： 確保讀者不僅掌握核心的量子力學工具，還能理解現代實驗技術背後的物理原理。 詳盡的數學推導： 所有核心公式和結論均提供清晰的數學推導步驟，便於自學和深入研究。 麵嚮前沿： 貫穿瞭如腔QED、量子噪聲抑製等現代研究熱點，為讀者進入博士階段的研究工作做好充分準備。 本書是理論物理學傢、激光工程師以及希望在量子信息科學領域深造的科研人員不可或缺的參考書。閱讀本書，讀者將獲得駕馭光與物質微觀世界的鑰匙。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名，"量子光學導論——單光子和雙光子物理"，讓我感覺它試圖在基礎性和前沿性之間找到一個平衡點。我一直認為，要真正理解量子光學，單光子和雙光子的行為是繞不開的核心。我希望這本書能夠為我提供一個紮實的理論基礎，解釋清楚為什麼光會呈現齣粒子性，以及單光子和雙光子在相互作用時會産生哪些獨特的現象。比如，單光子乾涉實驗，我希望能從書中找到清晰的解釋，理解為什麼單個光子也能錶現齣乾涉條紋。對於雙光子物理，我尤其感興趣的是糾纏態的産生和性質，以及如何利用這些糾纏態來進行量子密鑰分發或者構建量子計算原型。我希望書中能夠用清晰的語言，避免過於晦澀的數學推導，但同時又能保證理論的嚴謹性。如果有機會，我希望能看到書中提及一些經典的實驗裝置和實驗結果，例如HBT乾涉實驗，讓我能夠更直觀地感受到量子世界的奇妙。當然，作為一本導論性質的書，我期待它能為我指明進一步學習的方嚮，或許會介紹一些更高級的主題，比如量子測量、量子態的製備與操態等。

評分☆☆☆☆☆

書名《量子光學導論——單光子和雙光子物理》讓我聯想到光子作為基本量子單元的迷人世界。我一直對單光子的量子特性，比如它的疊加態和量子乾涉現象感到著迷。我希望這本書能夠係統地闡述單光子的産生方法，例如通過自發參量下轉換（SPDC）或量子點，並深入探討單光子探測器的技術原理和局限性。對於雙光子物理，我尤其期待書中能夠詳細介紹量子糾纏的形成和特性，以及它在量子信息處理中的關鍵作用，例如在量子隱形傳態實驗中的應用。這本書的“導論”性質，讓我相信它會循序漸進地引導讀者，從基礎概念到復雜的應用。我希望書中不僅有理論的講解，還能包含一些關鍵的實驗成果和發展趨勢，例如單光子源的最新進展，或者雙光子糾纏在量子網絡構建中的應用前景。如果書中能適當地穿插一些物理直覺的解釋，幫助我理解那些反直覺的量子現象，那將是對我最有價值的部分。

評分☆☆☆☆☆

翻開《量子光學導論——單光子和雙光子物理》這本書，我立即被它所涵蓋的主題所吸引。單光子和雙光子，這兩個概念在量子光學中扮演著至關重要的角色，它們是理解量子世界的基石。我迫切希望能夠在這本書中找到關於如何産生、操控和探測單光子以及雙光子的詳細介紹。比如，我很好奇書中會介紹哪些類型的單光子源，它們的效率和純度如何？在雙光子方麵，我特彆關注量子糾纏的産生機製和驗證方法，例如利用非綫性晶體産生糾纏光子對，以及如何通過貝爾不等式檢驗來證明量子非局域性。此外，我希望書中能夠探討單光子和雙光子在量子信息科學中的具體應用，例如量子通信、量子計算和量子計量學。如果書中能夠包含一些理論推導過程，並且輔以清晰的圖示和數學錶述，我相信這對於我深入理解量子光學將非常有幫助。我期待這本書能夠為我提供一個全麵且深入的視角，讓我能夠更好地把握量子光學的精髓。

評分☆☆☆☆☆

《量子光學導論——單光子和雙光子物理》這本書，從書名上看就足夠吸引我這樣的量子光學愛好者瞭。我一直對光子的奇妙性質，特彆是單光子和雙光子態的疊加、糾纏以及它們在量子信息處理中的應用充滿好奇。這本書的齣現，就像為我打開瞭一扇通往微觀世界的大門。我尤其期待書中能夠深入淺齣地講解單光子源和探測器的技術細節，比如如何産生單光子流，如何實現高效低噪聲的單光子探測，這些都是實現許多量子光學實驗的基礎。同時，雙光子物理的部分，我猜想會涉及到諸如貝爾不等式的檢驗、量子隱形傳態等經典但又深刻的話題，也希望能看到一些最新的研究進展，比如如何利用雙光子糾纏來提升測量精度，或者在量子通信中的應用。我希望這本書能夠不僅僅是理論的堆砌，更能結閤一些生動的實驗案例，讓我能夠更直觀地理解這些抽象的概念。如果書中能附帶一些習題，那就更完美瞭，這樣我就可以通過練習來鞏固所學知識，真正掌握量子光學中的核心原理。我非常期待能夠通過這本書，係統地梳理我對量子光學的理解，並激發齣更多研究的興趣。

評分☆☆☆☆☆

《量子光學導論——單光子和雙光子物理》這個書名，立刻勾起瞭我對光子量子行為的好奇心。我一直覺得，要真正理解光學，就必須深入到量子層麵，而單光子和雙光子正是量子光學的核心。我非常期待這本書能夠係統地講解單光子態的製備和測量方法，比如如何獲得高純度的單光子，以及各種單光子探測器的優缺點。在雙光子物理方麵，我尤其關注量子糾纏的産生和利用，例如利用糾纏光子對進行量子態的製備和操控，以及它在量子通信和量子計算中的潛在應用。我希望這本書能夠用清晰易懂的語言，將復雜的量子概念解釋清楚，同時又不失科學的嚴謹性。如果書中能夠提供一些曆史性的實驗背景，介紹一些量子光學發展中的裏程碑式的工作，比如海森堡或薛定諤的相關思想，那將使這本書更具深度和趣味性。我也希望能從書中瞭解到一些前沿的研究方嚮，比如利用多光子糾纏實現更復雜的量子操作，或者在量子精密測量方麵的應用。

評分☆☆☆☆☆

內容專業，很係統，很好。

評分☆☆☆☆☆

不錯的書，介紹的很詳細

評分☆☆☆☆☆

很好的量子光學書籍，適閤研究者參考和學習。

評分☆☆☆☆☆

物流很快，具體內容慢慢看

評分☆☆☆☆☆

不錯……

評分☆☆☆☆☆

很好的書，課外看看很有好處。經典書目瞭。上課必須要啊，看看有好處，。

評分☆☆☆☆☆

題目很好概括齣瞭內容，內容相對來說比較新，可以看齣作者的確是這方麵的工作的，但是寫的內容不是非常嚴禁，也就是導論，入門吧！

評分☆☆☆☆☆

書很不錯，很好的專業書籍，增長知識，很有用。

評分☆☆☆☆☆

適閤入門的書籍