Kvantová optika
I. Richter, P. KwiecienPřednáška 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.
Osnova:
- 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.
- Vybrané kvantové stavy pole - koherentní stav, ideální laser, rovnovážné záření, tepelné záření, srovnání. Klasické a neklasické kvantové stavy, přehled neklasických stavů.
- Diracova teorie interakce kvantovaného elektromagnetického záření s kvantovou soustavou, procesy absorpce, spontánní a stimulované emise, Einsteinovy koeficienty.
- Kvantová teorie rozptylu optického záření atomem, Kramers - Heisenbergův účinný průřez rozptylu, Příklady rozptylů - Rayleighův, Thomsonův, Ramanův, rezonanční fluorescence.
- Rekapitulace základů klasické teorie koherence druhého řádu (zákon interference, časové a spektrální korelační funkce, Van Cittert - Zernikeův teorém a jeho aplikace).
- Kvantová teorie optické detekce, jednoatomový a mnohoatomový dvouhladinový absorpční detektor.
- Kvantová teorie koherence, kvantové korelační funkce, cvičení - praktické příklady
- Zobecněná teorie koherence - koherence vyšších řádů, koherenční vlastnosti zvláštních polí.
- Základy kvantové teorie tlumení, tlumený kvantový harmonický oscilátor, Heisenberg-Langevinův přístup, WW eliminace.
- Vývoj statistiky tlumeného kvantového oscilátoru, teorém ekvivalence fluktuace a disipace.
- Fotodetekční rovnice, neklasické měřící metody (fotopulsní statistika, intenzitní interferometrie, Brown-Twissův jev, hvězdný korelační interferometr, korelační spektroskopie), měření kvantového stavu světla.
- Moderní kvantová optika, koncept fotonu v kvantové optice, stlačené stavy, EPR paradox, Bellovy nerovnosti, entanglované stavy, kvantová kryptografie.
Literatura:
- Mandel L.: Wolf E.: Optical Coherence and Quantum Optics, Cambridge University Press, 1995.
- Louisell W. H.: Quantum Statistical Properties of Radiation, J. Wiley & Sons, London, 1973.
- Vrbová, M.: Kvantová teorie koherence, interní učební materiál, KFE FJFI, 1997.
- Peřina J.: Coherence of Light, Dordrecht Reidel Publishing Company, 1985.
- Pína L.: Kvantová teorie interakce optického záření s látkou, skripta ČVUT, 1991.
- Peřina J.: Quantum Statistics of Linear and Nonlinear Optical Phenomena, Dordrecht Reidel Publishing Company, 1984.
- Puri R. R.: Mathematical Methods of Quantum Optics, Springer - Verlag, Berlin, 2001.
- Peng J.S., Li G. X.: Introduction to Modern Quantum Optics, World Scientific, 1998.
- Schleich W.P.: Quantum Optics in Phase Space, Wiley, 2000.
- Louisell_Uvod [3.5 MB]
- Louisell_Kapitola_1 [41.97 MB]
- Louisell_Kapitola_2 [14.46 MB]
- Louisell_Kapitola_3 [29.11 MB]
- Louisell_Kapitola_4 [15.12 MB]
- Louisell_Kapitola_5 [23.4 MB]
- Louisell_Kapitola_6 [29.53 MB]
- Louisell_Kapitola_7 [9.9 MB]
- Louisell_Kapitola_8 [9.54 MB]
- Louisell_Kapitola_9 [6.36 MB]
- Louisell_Dodatky [7.71 MB]
- Louisell_Index [2.18 MB]
- Vrbova_Kvantova_teorie_koherence [19.54 MB]
- Wolf_Mandel_kapitola10_1cast [8.68 MB]
- Wolf_Mandel_kapitola10_2cast [8.82 MB]
- Wolf_Mandel_kapitola11_1cast [6.19 MB]
- Wolf_Mandel_kapitola11_2cast [10.31 MB]
- Wolf_Mandel_kapitola21 [10.88 MB]
- Wolf_Mandel_kapitola13 [8.28 MB]
- Wolf_Mandel_kapitola14 [13.6 MB]
- Wolf_Mandel_kapitola12_1 [11.21 MB]
- Wolf_Mandel_kapitola12_2 [13.3 MB]
- Introductory quantum optics [3 MB]
- KVO_Sylabus LS 2016/17 [164.25 KB]
- KVO LS 2016/17 - úvod [1.18 MB]