Optical Research Group

Archiv novinek.
Archiv

Content



Kvantová optika

I. Richter, P. Kwiecien

Přednáška pojednává o pokročilejších partiích kvantové optiky a navazuje na předchozí kurs Kvantová elektronika. Zabývá se zejména statistickými vlastnostmi záření, koherentními stavy elektromagnetického pole, kvantovým popisem optického záření, zvláštními stavy pole, zavádí kvazidistribuční a charakteristické funkce. Stěžejní partie dále představují Diracova teorie interakce kvantovaného elektromagnetického záření s kvantovou soustavou (teorie absorpce a emise) a kvantová teorie rozptylu optického záření atomem (Rayleighův, Thomsonův, Ramanův, rezonanční fluorescence). Pozornost dále věnuje zejména kvantové teorii koherence (kvantová teorie optické detekce, kvantové korelační funkce), v relaci s teorií klasickou. Přednáška se dále zabývá zobecněnou teorií koherence vyšších řádů, koherenčními vlastnosti zvláštních polí, kvantovou teorií tlumení (tlumený kvantový harmonický oscilátor, Heisenberg-Langevinův přístup). Pozornost je věnována přehledu neklasických měřících metod (fotopulsní statistika, intenzitní interferometrie, Brown-Twissův jev, hvězdný korelační interferometr, korelační spektroskopie), možnostem měření kvantového stavu světla, i některým vybraným partií moderní kvantové optiky (stlačené stavy, entanglované stavy). Součástí přednášky jsou pravidelná cvičení s praktickými příklady.

letní semestr, 3+1, z, zk
details

Osnova:

  1. Koherentní stavy elektromagnetického pole, kvantový popis optického záření, kvazidistribuční funkce, Glauber-Sudarshanova reprezentace, jednomódové a mnohomódové pole, generace koherentních stavů pomocí klasického oscilujícího proudu, cvičení - praktické příklady. Kvantové charakteristické funkce.
  2. Vybrané kvantové stavy pole - koherentní stav, ideální laser, rovnovážné záření, tepelné záření, srovnání. Klasické a neklasické kvantové stavy, přehled neklasických stavů.
  3. Diracova teorie interakce kvantovaného elektromagnetického záření s kvantovou soustavou, procesy absorpce, spontánní a stimulované emise, Einsteinovy koeficienty.
  4. Kvantová teorie rozptylu optického záření atomem, Kramers - Heisenbergův účinný průřez rozptylu, Příklady rozptylů - Rayleighův, Thomsonův, Ramanův, rezonanční fluorescence.
  5. Rekapitulace základů klasické teorie koherence druhého řádu (zákon interference, časové a spektrální korelační funkce, Van Cittert - Zernikeův teorém a jeho aplikace).
  6. Kvantová teorie optické detekce, jednoatomový a mnohoatomový dvouhladinový absorpční detektor.
  7. Kvantová teorie koherence, kvantové korelační funkce, cvičení - praktické příklady
  8. Zobecněná teorie koherence - koherence vyšších řádů, koherenční vlastnosti zvláštních polí.
  9. Základy kvantové teorie tlumení, tlumený kvantový harmonický oscilátor, Heisenberg-Langevinův přístup, WW eliminace.
  10. Vývoj statistiky tlumeného kvantového oscilátoru, teorém ekvivalence fluktuace a disipace.
  11. Fotodetekční rovnice, neklasické měřící metody (fotopulsní statistika, intenzitní interferometrie, Brown-Twissův jev, hvězdný korelační interferometr, korelační spektroskopie), měření kvantového stavu světla.
  12. Moderní kvantová optika, koncept fotonu v kvantové optice, stlačené stavy, EPR paradox, Bellovy nerovnosti, entanglované stavy, kvantová kryptografie.

Literatura:

  1. Mandel L.: Wolf E.: Optical Coherence and Quantum Optics, Cambridge University Press, 1995.
  2. Louisell W. H.: Quantum Statistical Properties of Radiation, J. Wiley & Sons, London, 1973.
  3. Vrbová, M.: Kvantová teorie koherence, interní učební materiál, KFE FJFI, 1997.
  4. Peřina J.: Coherence of Light, Dordrecht Reidel Publishing Company, 1985.
  5. Pína L.: Kvantová teorie interakce optického záření s látkou, skripta ČVUT, 1991.
  6. Peřina J.: Quantum Statistics of Linear and Nonlinear Optical Phenomena, Dordrecht Reidel Publishing Company, 1984.
  7. Puri R. R.: Mathematical Methods of Quantum Optics, Springer - Verlag, Berlin, 2001.
  8. Peng J.S., Li G. X.: Introduction to Modern Quantum Optics, World Scientific, 1998.
  9. Schleich W.P.: Quantum Optics in Phase Space, Wiley, 2000.