光场量子态制备及应用

本书重点讲述连续变量光场量子态的制备方法及应用原理，以及相关的量子光学基础知识和实验方法，详细介绍了压缩态光场和纠缠态光场等非经典光场的产生系统，讨论了非经典光场在量子通信及量子精密测量中的重要应用。
本书适合作为物理类专业高年级本科生、研究生以及从事相关领域教学和研究人员的参考书。

目录
前言
第1章 量子光学基础知识1
1.1 量子光学基础2
1.1.1 光场的量子噪声2
1.1.2 线性化算符5
1.1.3 边带模型6
1.2 光场量子态9
1.2.1 光场的模式与态9
1.2.2 数态12
1.2.3 相干态15
1.2.4 单模压缩态17
1.2.5 双模压缩态24
1.2.6 两组分纠缠态25
1.2.7 多模量子态30
1.2.8 光场量子态的描述30
参考文献34
第2章 非经典光场的制备原理36
2.1 内腔光学参量的经典性质39
2.1.1 光学参量过程39
2.1.2 内腔参量下转换42
2.2 内腔光学参量的量子性质46
2.2.1 阈值以下内腔光学参量过程46
2.2.2 阈值以上内腔光学参量过程52
2.3 四波混频过程58
参考文献62
第3章 压缩态光场的实验制备63
3.1 正交压缩态光场的制备63
3.1.1 阈值以下内腔光学参量过程65
3.1.2 光场量子态的测量79
3.1.3 Wigner函数的重构83
3.2 强度差压缩态光场的制备87
3.2.1 阈值以上内腔光学参量过程87
3.2.2 四波混频过程90
参考文献92
第4章 两组分纠缠态光场的实验制备93
4.1 频率简并内腔光学参量过程93
4.1.1 偏振非简并内腔光学参量过程94
4.1.2 偏振简并内腔光学参量过程104
4.2 频率非简并内腔光学参量过程107
4.2.1 利用非等臂M-Z干涉仪测量107
4.2.2 利用F-P腔测量114
4.2.3 利用声光调制器测量117
4.2.4 利用四分之一波片测量119
参考文献121
第5章 多组分纠缠态光场的实验制备123
5.1 多组分纠缠态光场123
5.1.1 多组分纠缠态的常见类型123
5.1.2 多组分纠缠态的不可分判据126
5.2 多组分GHZ态光场128
5.3 多组分cluster态光场131
5.3.1 四组分cluster态光场131
5.3.2 八组分cluster态光场133
5.4 多色多组分纠缠态光场139
5.5 多组分束缚纠缠态光场142
参考文献147
第6章 连续变量非经典偏振态的实验制备148
6.1 光场斯托克斯分量148
6.1.1 光场斯托克斯分量的定义148
6.1.2 光场斯托克斯分量的测量151
6.2 偏振压缩态光场152
6.2.1 明亮相干态和真空压缩态耦合153
6.2.2 两束正交相位压缩态的耦合153
6.2.3 两束正交振幅压缩态的耦合154
6.3 两组分偏振纠缠态光场157
6.4 三组分偏振纠缠态光场161
参考文献165
第7章 非经典光场在通信和精密测量中的应用举例166
7.1 光学模非定域纠缠的实验证明167
7.2 量子隐形传态171
7.2.1 相干态的量子隐形传态171
7.2.2 量子纠缠交换176
7.2.3 基于光纤的量子隐形传态184
7.3 量子密集编码196
7.3.1 信道容量196
7.3.2 基于两组分纠缠态的量子密集编码201
7.3.3 受控量子密集编码208
7.4 量子秘密共享211
7.5 类量子非破坏测量219
7.5.1 量子非破坏测量原理219
7.5.2 基于强度差压缩态的类量子非破坏测量229
7.6 量子干涉仪测量243
参考文献254
结束语257