量子光学导论--单光子和双光子物理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040447637

版次：1

商品编码：11903306

包装：平装

用纸：胶版纸

编辑推荐

　　本书由国际知名学者、本领域先驱精心撰著，对光量子理论的基本原理和实验验证进行简明直接的归纳总结。本书着重对迄今为止在量子光学和量子信息领域为激动人心的一些实验研究进行介绍和分析，帮助读者理解光学领域正在发生的革命性变化。
　　本书是马里兰大学物理教授史砚华博士（Prof.Dr.Yanhua Shih）的一本极重要的量子光学专著，原书英文。它原是史砚华教授在马大给高年级研究生和博士生讲授量子光学课的授课笔记。史教授的这门研究生课中，在大量的量子光学全新理论成果及实验研究的分析基础上介绍了量子光学的基本概念，业内很有名气。因而他的同事和学生都极力要求史教授将这份笔记整理出版。于是有了伦敦出版公司CRC在2011年出的英文版。
　　该书出版后，其专科行业内好评如潮，旋被欧美各大学图书馆、各相应科系争相订购，选为量子光学高年级研究生授课教材或授课参考。特别要提到，该书被认为对一些现代前沿光学应用研究极具价值，故被美国各大国家实验室所订购，作为研究开发及项目工程的重要理论指导书。据知，目前CRC正在加紧和史教授商谈出新版事宜（Second Edition）。
　　本书的学术价值在于，著者不仅向年轻的研究生们系统地介绍了量子光学基本概念以及分析问题，解决问题的特殊方法，并且在陈述量子理论的成功与问题的基础上，着重介绍了近年来发展的全新实验理论研究动向。书中使用大量精湛的公式推演及全新的实验观察分析讲述如何从量子力学角度去理解和处理光子的波粒行为，剖析它与经典理论在哲学思辨和物理解释及理解的关键的不同之处。著者用了大量篇幅对与爱因斯坦-波多尔斯基-罗森（EPR）假想实验有关的概念，特别是对偶光子（Biphoton）和偶光子纠缠态（Entangled biphoton state）做了介绍和探讨。明确地指出，双光子干涉不是两个光子之间的干涉，而是一个光子对与其自身的干涉。 而且，纠缠态光子对，有别于普通概念的two photons。俄国人Klyshko首先使用了名词Biphoton予以区别。为此，著者在书中使用了中译名词“偶光子”以突出其不同又不可区分的非局域性等非经典特征，使之有别于普通双光子概念。书中记述了在1986年，著者历史性地用实验成功演示了正交偏振信号-闲置光子对的关联干涉，即偶光子纠缠态的偏振干涉。在实验论证及数学推演的基础上，作者给出了一个统一的量子干涉物理的机理：一个光子与其自身干涉。一个光子对与其自身干涉，一组n光子与其自身干涉。由此引出一系列极具吸引力的应用前景。这本书是一部极有特色的著作，它关注的都是量子力学全新发展所揭示出来的那些不可理解却又具重大意义的量子现象的物理本源，著名的如近十年来对经典混沌热光多光子关联的实验研究，所观察到的类似于EPR偶光子纠缠态的非局域干涉现象，关联探测中多光子量子振幅叠加现象的研究，非局域性点对点的对应关系所发展出来的“鬼成像”技术应用等等。

内容简介

　　不同于本领域大多数传统书籍，本书是在分析典型的实验结果的过程中自然地、循序渐进地介绍基本的经典和量子的概念以及探测技术。特别关注对实验部分的分析是本书有别于其他书籍之处。本书的主要贡献有：
　　在光场量子化之前引入“子潮及子场叠加干涉的概念，对光学相干性进行综述
　　基于量子力学原理与规则介绍场量子化及量子光学的概念和工具
　　分析了经典相干性和量子相干性之间的异同
　　聚焦于量子光学中的核心研究课题
　　通过探究实验器件和过程来解释单光子和双光子物理，进而检验相关理论
　　本书由于涉及很多基础概念，很适合作为学生用书。同时本书也涵盖大量高等量子光学概念，可以帮助科学家和其他专业人员提升对实验、理论及全新测量方法的理解。本书对领域内令人激动的发展和观测进行总结，可以帮助各层次的读者来利用现有概念、工具去总结、分析和解决在工作中遇到的量子光学问题。本书将极大提升人们发现和理解新物理的方法和途径，鼓励人们学会用非传统的概念来解释新生的、历史上的实验发现。

作者简介

　　史砚华（Yanhua Shih），物理学教授，1987年获马里兰大学物理学博士。于1989年秋在马里兰大学巴尔第摩分校（UMBC）建立了马里兰大学量子光学实验室。他的实验组被认为是量子光学领域中试图探索量子基础理论问题的领袖团队之一。他在多光子纠缠，多光子干涉及量子成像方面的开拓性研究受到物理及工程界极高的赞赏，并为此获得了广泛关注。2002年他获得了量子光学兰姆（Lamb）奖。

目录

前辅文
致谢
作者简介
第1章 光的电磁波理论和测量
1.1 光的电磁波理论
1.2 经典叠加原理
1.3 光的测量
1.4 光强：期望值和涨落
1.5 光强的测量：系综平均和时间平均
本章小结
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第2章 光的相干性-辐射场的状态
2.1 光的相干性
2.2 时间相干性
2.3 空间相干
本章小结
推荐读物
第3章 光的衍射和传播
3.1 光的衍射
3.2 光场的传播
本章小结
推荐读物
第4章 光学成像
4.1 经典成像系统
4.2 透镜的傅里叶变换
本章小结
推荐读物
第5章 光的一阶相干性
5.1 一阶时间相干性
5.1.1 Γ(r 1 ,t 1 ;r 2 ,t 2 ): 混沌热光
5.1.2 Γ(r 1 ,t 1 ;r 2 ,t 2 ): 大量的完全重叠及部分重叠的波包
5.1.3 Γ(r 1 ,t 1 ;r 2 ,t 2 ): 一个波包
5.1.4 Γ(r 1 ,t 1 ;r 2 ,t 2 ): 两个波包
5.1.5 Γ(r 1 ,t 1 ;r 2 ,t 2 ): CW 激光辐射
5.2 一阶空间相干性
本章小结
推荐读物
第6章 光的二阶相干性
6.1 相干光的二阶相干性
6.2 混沌热辐射二阶关联和 HBT 干涉仪
6.2.1 HBT 干涉仪 I: 二阶时间相干性
6.2.2 HBT 干涉仪 II: 二阶空间相干性
6.3 热光的近场二阶空间相干性
6.4 HBT 现象的物理本质
6.5 HBT 关联及探测时间平均
6.6 光的 N 阶相干性
6.7 热光的 N 阶近场空间相干性
本章小结
附录A
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第7章 光的零拍及差拍测量
7.1 光学零拍及差拍测量
7.2 平衡零拍探测和差拍探测
7.3 独立或耦合热光场的平衡零拍探测
本章小结
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第8章 光的量子理论——场的量子化和测量
8.1 实验基础 I: 黑体辐射
8.2 实验基础 II: 光电效应
8.3 光量子和场的量子化
8.4 辐射场的光子数态
8.5 辐射场的相干态
8.6 密度算符和密度矩阵
8.7 辐射场的复合系统及双光子态
8.8 非相干和相干辐射源的简单模型
8.9 纯态和混态
8.10 光子对的直积态？纠缠态和混态
8.11 含时微扰理论
8.12 光测量：光子计数
8.13 光测量：光子的联合探测
8.14 场的时-空传播
本章小结
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第9章 光场相干性的量子理论
9.1 量子一阶相干性
9.2 光子和有效波函数
9.3 一阶相干 ( 关联 ) 的测量
9.4 独立辐射源之间的干涉
9.5 量子二阶相干度
9.6 双光子干涉与强度涨落的统计关联
9.7 热光的二阶空间关联
9.8 光子计数和 G (2) 的测量
9.9 量子 N 阶相干性
本章小结
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第10章 量子纠缠
10.1 EPR 实验和 EPR 态
10.2 直积态？纠缠态和经典关联态
10.3 自旋纠缠态
10.4 纠缠偶光子态
10.5 纠缠偶光子系统的 EPR 关联
10.6 纠缠偶光子态中的子系统
10.7 色散介质中的偶光子
本章小结
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第11章 量子成像
11.1 偶光子成像
11.2 鬼成像
11.3 鬼成像和测不准关系
11.4 热光鬼成像
11.5 鬼成像的经典模拟
11.6 抗扰动的鬼成像
本章小结
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第12章 双光子干涉 I

量子光学导论：探索光与物质的微观世界 作者：[作者姓名] 出版社：[出版社名称] 出版时间：[出版年份] --- 内容简介 《量子光学导论》是一本深入浅出、系统全面的教材与专著，旨在为物理学、光学工程、电子工程以及相关交叉学科的研究生和高年级本科生提供一个坚实的量子光学的理论基础。本书聚焦于光与物质相互作用的宏观经典描述与微观量子描述之间的桥梁，详细阐述了量子光学领域的核心概念、基本原理以及前沿进展。 本书的结构设计清晰，逻辑严密，从基础的量子力学和经典光学回顾出发，逐步引入量子光学特有的概念和工具。我们力求在保持理论严谨性的同时，兼顾读者的理解深度，使读者能够熟练掌握分析和解决量子光学问题的基本方法。 第一部分：基础奠基与理论框架 本部分为后续深入研究打下坚实的基础，涵盖了量子光学的数学工具和基本物理图像。 1. 经典电磁场与量子化基础： 经典光场描述的局限性： 回顾经典电磁理论如何成功描述光的波动性、传播和宏观现象（如干涉和衍射），但无法解释黑体辐射、光电效应等微观现象。 量子力学的核心要素回顾： 简要重申薛定谔方程、波函数、算符代数以及基本测量理论，为引入光子的概念做铺垫。 正则量子化与零点能： 详细介绍电磁场的正则量子化过程，阐明电磁场自由度如何被视为一组谐振子。重点讨论零点能的物理意义及其在自发辐射等现象中的作用。 2. 光的量子表述：光子与量子态： 光子概念的建立： 引入光子作为电磁场的量子激发态，讨论光子的能量、动量和角动量。 量子场论的初步接触： 介绍产生（Creation）和湮灭（Annihilation）算符，这是处理多光子和可变粒子数系统的关键工具。 光场量子态的描述： 详细介绍相干态（Coherent States）作为经典光场的量子对应物，及其在激光理论中的重要性。同时，探讨 Fock 态（粒子数态）的性质。 3. 量子相干性与关联： 光场关联函数的引入： 区别一阶关联函数（描述相位关系，与干涉相关）和二阶关联函数（描述强度涨落，与光子计数相关）。 相干性的量子定义： 明确定义不同类型的量子相干性，并讨论如何通过实验测量这些关联函数来区分不同类型的光场。 噪声与涨落的量子限制： 分析量子噪声的来源，理解标准量子极限（SQL）在测量中的作用。 第二部分：光与物质的相互作用 本部分是量子光学理论的核心，探讨原子、分子或其它量子系统与光场耦合的行为。 4. 原子跃迁的半经典处理（半量子化）： 耦合哈密顿量： 建立原子-光场相互作用的耦合项，主要采用偶极近似。 拉比振荡（Rabi Oscillations）： 深入分析在强、单色光场驱动下，两能级原子能级之间的周期性跃迁，这是理解受激发射和吸收的关键。 诱导跃迁与自发辐射的量子处理： 使用量子力学方法推导出爱因斯坦的 $A$ 和 $B$ 系数，理解自发辐射的内在量子机制。 5. 量子光学主方程与密度矩阵理论： 开尔文系统（Open Quantum Systems）： 认识到真实物理系统总是与环境（如真空涨落、热浴）相互作用，导致退相干和弛豫。 密度矩阵（Density Matrix） formalism： 引入密度矩阵来描述量子系统的混合态和统计特性，是处理开放系统演化的标准工具。 主方程（Master Equations）： 导出并分析林布雷德方程（Lindblad Equation），用于描述系统随时间演化的动力学，特别是弛豫时间和退相干时间。 6. 量子噪声与激光原理的深入剖析： 激光增益与阈值： 结合原子跃迁的量子理论和光腔（Cavity）的模式，严格推导激光振荡的条件。 激光的量子噪声： 讨论腔内场的量子噪声、频率锁定噪声，以及如何通过精细控制将激光的噪声降低到标准量子极限以下。 腔量子电动力学（Cavity QED）基础： 初步介绍光子在有限体积空腔中的受限行为，为理解增强的或抑制的自发辐射（如Purcell效应）奠定基础。 第三部分：高级主题与现代技术 本部分拓展到量子光学的关键技术和新兴领域，展示理论如何指导前沿实验。 7. 辐射场与物质相互作用的非线性效应： 高阶微扰论： 介绍如何处理微弱耦合或需要更高阶修正的相互作用，如拉曼散射（Raman Scattering）和汤斯伯格效应（Townsend Effect）。 光场统计分布： 详细区分不同光场统计（泊松分布、压缩态、光子束缚态）的特征，及其在非线性过程中的表现。 8. 量子测量理论与反馈： 量子非解耦测量： 介绍如何设计测量方案以最小化测量对被测系统的扰动，实现对量子态的精确跟踪。 反馈控制： 探讨如何利用快速测量和反馈机制来主动抑制量子噪声，实现对量子系统的稳定控制。 9. 压缩态光场（Squeezed States）： 不确定性原理的重新审视： 阐述压缩态如何通过降低某一特定可观测量（如相位或幅度）的涨落，来超越标准量子极限。 压缩态的产生与应用： 介绍通过参量下转换（Parametric Down-Conversion）等非线性过程制备压缩态的方法，并讨论其在引力波探测等高精度测量中的关键作用。 --- 本书特点： 深度与广度的平衡： 确保读者不仅掌握核心的量子力学工具，还能理解现代实验技术背后的物理原理。 详尽的数学推导： 所有核心公式和结论均提供清晰的数学推导步骤，便于自学和深入研究。 面向前沿： 贯穿了如腔QED、量子噪声抑制等现代研究热点，为读者进入博士阶段的研究工作做好充分准备。 本书是理论物理学家、激光工程师以及希望在量子信息科学领域深造的科研人员不可或缺的参考书。阅读本书，读者将获得驾驭光与物质微观世界的钥匙。

评分☆☆☆☆☆

书名《量子光学导论——单光子和双光子物理》让我联想到光子作为基本量子单元的迷人世界。我一直对单光子的量子特性，比如它的叠加态和量子干涉现象感到着迷。我希望这本书能够系统地阐述单光子的产生方法，例如通过自发参量下转换（SPDC）或量子点，并深入探讨单光子探测器的技术原理和局限性。对于双光子物理，我尤其期待书中能够详细介绍量子纠缠的形成和特性，以及它在量子信息处理中的关键作用，例如在量子隐形传态实验中的应用。这本书的“导论”性质，让我相信它会循序渐进地引导读者，从基础概念到复杂的应用。我希望书中不仅有理论的讲解，还能包含一些关键的实验成果和发展趋势，例如单光子源的最新进展，或者双光子纠缠在量子网络构建中的应用前景。如果书中能适当地穿插一些物理直觉的解释，帮助我理解那些反直觉的量子现象，那将是对我最有价值的部分。

评分☆☆☆☆☆

《量子光学导论——单光子和双光子物理》这个书名，立刻勾起了我对光子量子行为的好奇心。我一直觉得，要真正理解光学，就必须深入到量子层面，而单光子和双光子正是量子光学的核心。我非常期待这本书能够系统地讲解单光子态的制备和测量方法，比如如何获得高纯度的单光子，以及各种单光子探测器的优缺点。在双光子物理方面，我尤其关注量子纠缠的产生和利用，例如利用纠缠光子对进行量子态的制备和操控，以及它在量子通信和量子计算中的潜在应用。我希望这本书能够用清晰易懂的语言，将复杂的量子概念解释清楚，同时又不失科学的严谨性。如果书中能够提供一些历史性的实验背景，介绍一些量子光学发展中的里程碑式的工作，比如海森堡或薛定谔的相关思想，那将使这本书更具深度和趣味性。我也希望能从书中了解到一些前沿的研究方向，比如利用多光子纠缠实现更复杂的量子操作，或者在量子精密测量方面的应用。

评分☆☆☆☆☆

《量子光学导论——单光子和双光子物理》这本书，从书名上看就足够吸引我这样的量子光学爱好者了。我一直对光子的奇妙性质，特别是单光子和双光子态的叠加、纠缠以及它们在量子信息处理中的应用充满好奇。这本书的出现，就像为我打开了一扇通往微观世界的大门。我尤其期待书中能够深入浅出地讲解单光子源和探测器的技术细节，比如如何产生单光子流，如何实现高效低噪声的单光子探测，这些都是实现许多量子光学实验的基础。同时，双光子物理的部分，我猜想会涉及到诸如贝尔不等式的检验、量子隐形传态等经典但又深刻的话题，也希望能看到一些最新的研究进展，比如如何利用双光子纠缠来提升测量精度，或者在量子通信中的应用。我希望这本书能够不仅仅是理论的堆砌，更能结合一些生动的实验案例，让我能够更直观地理解这些抽象的概念。如果书中能附带一些习题，那就更完美了，这样我就可以通过练习来巩固所学知识，真正掌握量子光学中的核心原理。我非常期待能够通过这本书，系统地梳理我对量子光学的理解，并激发出更多研究的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名，"量子光学导论——单光子和双光子物理"，让我感觉它试图在基础性和前沿性之间找到一个平衡点。我一直认为，要真正理解量子光学，单光子和双光子的行为是绕不开的核心。我希望这本书能够为我提供一个扎实的理论基础，解释清楚为什么光会呈现出粒子性，以及单光子和双光子在相互作用时会产生哪些独特的现象。比如，单光子干涉实验，我希望能从书中找到清晰的解释，理解为什么单个光子也能表现出干涉条纹。对于双光子物理，我尤其感兴趣的是纠缠态的产生和性质，以及如何利用这些纠缠态来进行量子密钥分发或者构建量子计算原型。我希望书中能够用清晰的语言，避免过于晦涩的数学推导，但同时又能保证理论的严谨性。如果有机会，我希望能看到书中提及一些经典的实验装置和实验结果，例如HBT干涉实验，让我能够更直观地感受到量子世界的奇妙。当然，作为一本导论性质的书，我期待它能为我指明进一步学习的方向，或许会介绍一些更高级的主题，比如量子测量、量子态的制备与操态等。

评分☆☆☆☆☆

翻开《量子光学导论——单光子和双光子物理》这本书，我立即被它所涵盖的主题所吸引。单光子和双光子，这两个概念在量子光学中扮演着至关重要的角色，它们是理解量子世界的基石。我迫切希望能够在这本书中找到关于如何产生、操控和探测单光子以及双光子的详细介绍。比如，我很好奇书中会介绍哪些类型的单光子源，它们的效率和纯度如何？在双光子方面，我特别关注量子纠缠的产生机制和验证方法，例如利用非线性晶体产生纠缠光子对，以及如何通过贝尔不等式检验来证明量子非局域性。此外，我希望书中能够探讨单光子和双光子在量子信息科学中的具体应用，例如量子通信、量子计算和量子计量学。如果书中能够包含一些理论推导过程，并且辅以清晰的图示和数学表述，我相信这对于我深入理解量子光学将非常有帮助。我期待这本书能够为我提供一个全面且深入的视角，让我能够更好地把握量子光学的精髓。

评分☆☆☆☆☆

书很不错，很好的专业书籍，增长知识，很有用。

评分☆☆☆☆☆

专业

评分☆☆☆☆☆

东西不错但是封面有一点磕碰，希望下次包装注意，小心点

评分☆☆☆☆☆

不错。。。。。

评分☆☆☆☆☆

挺好

评分☆☆☆☆☆

正版，印刷还可以，内容很经典，适合仔细研读

评分☆☆☆☆☆

好极了,实用

评分☆☆☆☆☆

很好，讲的通俗易懂

评分☆☆☆☆☆

很好的书，课外看看很有好处。经典书目了。上课必须要啊，看看有好处，。