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南开大学光子学课程讲义2-2-3-QuantumOptics
光子学基础
-2
Quantum Theory
of Light
光量子理论
Quantum Optics
—— 量子光学
Introduction
量子光学是研究光场的量子统
计特性和光场与物质相互作用的学
科。
Outline
光子相干态（Coherent State）
光压缩态（Squeezed States of
Light）
光量子纠缠态（Entanglement State）
Coherent State - Interference
经典干涉
一束光本质是电磁波。光场可以想象为由许多光
子组成，有波峰有波谷，但由于光子的粒子性，这些
由许多光子组成的光场在其描述波峰与波谷特性的振
幅与位相上有量子起伏。
“相干”就意味着构成光场的光子各自的波长,
振幅与相位都比较一致——光场的量子起伏比较小。
烛光光场的量子
起伏较大： “混沌”
态
激光: 相干光
量子光学中,相干性的量子理论引导出 “相干态”
的诞生。描述一个物理上真实的光场量子态.
Quantum Field Theory –for bosons
Field oscillation modes ↔ harmonic oscillators
For harmonic oscillator:
a lowers excitation a n n n −1
a+ raises excitation a+ n n +1 n +1
+ − + 1 相
aa a a
干
commutation relationship 态
Coherent States
Definition ：
αa+−α*a
α e 0
unitary
Roy Glauber
a α αα
any complex number
note: 0 is a coherent state
2005 Nobel Physics
Prize!
烛光与激光
哪里不同？
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