量子光学（Quantum Optics）

春季学期

课程编号：

学分：3

教师：郭弘 Hong Guo

课程：

考试方式：笔试

教学方式：课堂讲授，英文板书

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主要进展，包括以下内容： 

第一部分、光场的量子统计性质：

第一章、        自由电磁场的量子化

第二章、        量子统计物理基础：纯态与混合态、经典与量子Liouville方程

第三章、        光场的光子统计性质及Fock态、相干态、压缩态、热场态光场

第四章、        光学关联、光学相干性及光场的P-表示、Q-表示和WW-表示理论

第五章、        前沿应用（一）：参量下转换、压缩态及其在引力测量及中的应用

第六章、        前沿应用（二）：分立变量及连续变量的量子密钥分发 (QKD)

第七章、        前沿应用（三）：量子纠缠与量子关联——定义、度量、测量

第八章、        前沿应用（四）：量子成像（关联成像） 

第二部分、光与二能级原子相互作用理论：

第一章、        经典理论：谐振子模型

第二章、        半量子理论：速率方程理论

第三章、        半经典理论：重要近似及其物理意义、Rabi振荡、光学章动、纯度、RWA框架

第四章、        全量子理论理论：崩塌与复原、量子干涉初步

第五章、        前沿应用（一）：激光理论——弛豫过程与线宽

第六章、        前沿应用（二）：量子相干与量子干涉现象——CPT与EIT及其应用

第七章、        前沿应用（三）：量子开放系统及纠缠动力学——Markov与非Markov过程、Lindblad方程、Langevin方程、Fokker-Planck方程

第八章、        前沿应用（四）：其他应用

推荐教材或参考资料：

教材：

1.         郭弘，《量子光学》（全部pdf 电子版，未出版）；

2.         郭弘，《补课讲义》（全部pdf 电子版，未出版）；

参考书：
 

1.         Marlan O. Scully, and M.S. Zubairy, Quantum Optics, (Cambridge University Press, Cambridge, 1997).

2.         Leonard Mandel, and Emil Wolf, Optical Coherence and Quantum Optics, (Cambridge University Press,              Cambridge, 1995).

3.         C. Cohen-Tannoudji, J. Dupont-Roc, and G. Grynberg, Atom-Photon Interactions (2 vols.), (Wiley, 1994).

4.         P.W. Milonni and Joseph H. Eberly, Lasers, (Wiley, New York, 1988).

5.         L. Allen and Joseph H. Eberly, Optical Resonance and Two-level Atoms, (Dover, New York, 1975).

6.         R. Loudon, Quantum Theory of Light, (Oxford, 1983).

7.         M. Sargent, M.O. Scully, and W.E. Lamb, Jr., Laser Physics (Addison-Wesley, 1974).

8.         W.H. Louisell, Quantum Statistical Properties of Radiation, (Wiley, New York, 1973).