量子成像（英文版） [Quantum Imaging] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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Mikhail I.Kolobov 编

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出版社： 世界图书出版公司

ISBN：9787519203177

版次：1

商品编码：12014606

包装：平装

外文名称：Quantum Imaging

开本：24开

出版时间：2016-03-01

用纸：胶版纸

页数：316

字数：269000

正文语种：英文

内容简介

　　量子成像是量子光学的一个重要分支，是研究在光场量子特性下所能达到的光学成像极限的问题。利用量子光学的研究方法和技术，量子成像研究了图像的形成、处理和检测问题。《量子成像（英文版）》涵盖了许多研究量子成像的专家所获得的重要理论和实验结果，而欧共体将该项目作为研究纲领。

目录

1 Quantum Imaging with Continuous Variables
Luigi A．Lugiato，Alessandra Gatti，and Enrico Brambilla
1．1 Introduction
1．2 The Concepts of Squeezing and of Entanglement with Continuous Variables， and Their Intrinsic Connection
1．2．1 Prototype Model Ⅰ
1．2．2 Prototype Model Ⅱ
1．3 Intrinsic Relation Between Squeezing and Entanglement
1．4 Spatially Multimode Parametric Down-Conversion： Some Topics in Quantum Imaging
1．4．1 Spatially Multimode Versus Single-Mode Squeezing：Optical Parametric Down-Conversion of Type-Ⅰ
1．4．2 Near-FieldlFar-Field Duality in Type-Ⅰ OPAs
1．4．3 Detection of Weak Amplitude or Phase Objects Beyond the Standard Quantum Limit
1．4．4 Image Amplification by Parametric Down-Conversion （Type-Ⅰ）
References

2 Spatial Entanglement in Optical Parametric Down-Conversion
Alessandra Gatti，Enrico Brambilla，Ottavia Jedrkiewicz，and Luigi
2．1 Introduction
2．2 Simultaneous Near-Field and Far-Field Spatial Quantum Correlation in the High-Gain Regime of Type-Ⅱ Parametric Down-Conversion
2．2．1 Propagation Equations for the Signal-Idler Fields and Input-Output Relations
2．2．2 Near-and Far-Field Correlations in the Stationary and Plane-Wave Pump Approximation
2．2．3 Near-and Far-Field Correlations： Numerical Results in the General Case
2．2．4 Far-Field Correlations
2．2．5 Near-Field Correlations
2．3 Detection of Sub-Shot-Noise Spatial Correlations in High-Gain Parametric Down-Conversion
2．3．1 Detection of the Spatial Features of the Far-Field PDC Radiation by Means of the CCD
2．3．2 Experimental Set-Up for Spatial-C．orrelations Measurements
2．3．3 Detection of Quantum Spatial Correlations： Spatial Analogue of Photon Antibunching in Time
2．4 Multiphoton， Multimode Polarization Entanglement in Parametric Down-Conversion

3 Quantum Imaging in the Cntinuous-Wave Regime Using Degenerate Optical Cavities
Agnes Maitre，Nicolas Treps，and Claude Fabre
3．1 Introduction
3．2 Classical Imaging Properties of Degenerate ODtical Cavities
3．2．2 Cavity Round-Trip Transform
3．2．3 Image Transmission Through an ODtical Cavity
3．3 Theory of Optical Parametric Oscillation in a Degenerate Cavity
3．3．2 Quantum Properties
3．4 Experimental Results
3．4．1 Classical Effects： Observation of Optical Patterns
3．4．2 Observation of Quantum Correlations in Images

4 Quantum Imaging by Synthesis of Multimode Quantum Light
Nicolas Treps，Hans A．Bachor，Ping Koy Lam，and Claude Fabre
4．1 Introduction
4．2 Quantum Noise in an Arravlike Detection
4．3 Implementing a Sub-Shot-Noise Array Detection
4．4 The Quantum Laser Pointer
4．5 Optical Read-Out
4．6 Measuring a Signal in an Optimal Way
4．7 Conclusion
References

5 Ghost Imaging
Alessandra，Gatti， Enrico Brambilla，Morten Bache，and Luigi A．Lugiato
5．1 Introduction
5．2 General Theory of Ghost Imaging with Entangled Beams
5．3 Wave-Particle Aspect
5．4 Spatial Average in Ghost Diffraction： Increase of Spatial Bandwidth and of Speed in Retrieval
5．5 Ghost Imaging with Homodyne Detection
5．6 Debate： Is Quantum Entanglement R，eally Necessary for Ghost Imaging？
5．7 Ghost Imaging by Split Thermallike Beams： Theory（15-17）
5．7．1 Analogy Between Thermal and Entangled Beams in Ghost Imaging （15-17）
5．7．2 Resolution Aspects
5．7．3 Relations with the Classic Hanburry-Brown and Twiss Correlation Technique （37）
5．7．4 Correlation Aspects
5．7．5 Visibility Aspects
5．7．6 Some Historical Considerations
5．7．7 Rule-of-Thumb Comparison Between Entangled and “Thermal” Ghost Imaging
5．8 Ghost Imaging with Split Thermal Beams： Experiment
5．8．1 High-R，esolution Ghost Imaging （23）
5．8．2 The Ghost Diffraction Experiment： Complementarity Between Coherence and Correlation （24）
References

6 Quantum Limits of Optical Super-Resolution
Mikhail I Kolobov
6．1 Super-Resolution in Classical Optics
6．2 Quantum Theory of Super-Resolution
6．2．1 Quantum Theory of Optical Imaging
6．2．2 Quantum Theory of Optical Fourier Microscopy
6．3 Quantum Limits in Reconstruction of Optical Objects
6．3．1 Reconstruction of Classical Noise-Free Objects
6．3．2 Reconstruction of Objects with Quantum Fluctuations
6．3．3 Point-Spread Function for Super-Resolving Reconstruction of Objects
6．4 Squeezed-Light Source for Microscopy with Super-Resolution

7 Noiseless Amplification of Optical Images
Mikhail I．Kolobov and Eric Lantz
7．1 Introduction
7．2 Traveling-Wave Scheme for Amplification of Images
7．3 Optimum Phase Matching for Parametric Amplification
7．4 Quantum Fluctuations in the Amplified Image and Conditions for Noiseless Amplification
7．5 Experimental Demonstration of Temporally Noiseless Image Amplification
7．6 Experiment on Spatially Noiseless Amplification of Images
References

8 Opticallmage Processing in Second-Harmonic Generation
Pierre Scotto， Pere Colet， Adriatn Jacobo， afnd Maxi San Miguel
8．1 Introduction
8．2 Image Processing in Second-Harmonic Generation at a Classical
8．2．1 Frequency Up-Conversion of an Image
8．2．2 Contrast Enhancement and Contour Recognition
8．2．3 Noise Filtering Properties
8．3 Quantum Image Processing in Type-Ⅰ Second-Harmonic Generation
8．3．1 Field-Operator Dynamics
8．3．2 Quantum Image Processing
8．4 Quantum Image Processing in Type-Ⅱ Second-Harmonic Generation
8．4．1 Propagation Equations
8．4．2 Linearly y-Polarized Pump： Frequency Addition Regime
8．4．3 45°-Linearly Polarized Pump： Noiseless Up-Conversion and Amplification
References

9 Transverse Distribution of Quantum Fluctuations in Free-Space Spatial Solitons
Eric Lantz，Nicolas Treps， and Claude Fabrre
9．1 Introduction
9．2 General Method
9．2．1 Propagation Equations for the Fluctuations
9．2．2 Green's Function Approach
9．2．3 Correlations Between the Photocurrents
9．3 Spatial Solitons： Mean Values
9．3．1 X（3） Scalar Spatial Soliton
9．3．2 X（3） Vector Spatial Soliton
9．3．3 X（2） Spatial Soliton
9．4 Squeezing on the Total Beam
9．4．1 X（3） Scalar Spatial Soliton
9．4．2 X（3） Vector Soliton： Total Beam Squeezing and Correlation Between Polarizations
9．4．3 X（2） Spatial Solitons
9．5 Local Quantum Fluctuations
9．5．1 X（3） Scalar Spatial Soliton
9．5．2 Intensity Squeezing by Spatial Filtering
9．5．3 X（3） Vector Soliton
9．6 Quantum Correlations Between Field Quadratures at Different Points
9．6．1 X（3） Scalar Spatial Soliton
9．6．2 Vector Solitons
9．6．3 X（2）Spatial Solitons
9．7 Conclusion
References

10 Quantum Fluctuations in Cavity Solitons
Gian-Luca Oppo and John Jeffers
10．1 Introduction
10．2 Cavity Solitons in Degenerate Optical Parametric Oscillators
10．2．1 Spatial Equations and Domain Walls with Oscillatory Tails
10．2．2 Cavity Solitons Formed by Locked Domain Walls
10．3 Quantum Fluctuations in DOPO
10．3．1 Wigner Representation
10．3．2 Q-Representation
10．4 Arrays of CS Induced by Quantum Fluctuations
10．5 Quantum Features in the Near and the Far Field of CS
10．5．1 Quantum Correlations of CS in the Near Field
10．5．2 Quantum Correlations of CS in the Far Field
10．6 Conclusions and Acknowledgments
References

11 Quantum Holographic Teleportation and Dense Coding of Optical Images
Ivan V． Sokolov
11．1 Introduction
11．2 Continuous-Variable Squeezing and Entanglement for Spatially Multimode Light Fields
11．2．1 Spatial Scales of Quantum Correlations in Squeezed Light
11．2．2 Spatially Multimode Entanglement
11．3 Quantum Holographic Teleportation of Optical Images
11．3．1 Basics of Quantum Teleportation
11．3．2 Optical Scheme for Quantum Teleportation of Images
11．3．3 Quantum Statistics of the Teleported Field
11．3．4 Global and Reduced Fidelity of Holographic Teleportation
11．3．5 Quantum Holographic Teleportation and Holography
11．4 Quantum Dense Coding of Optical Images
11．4．1 Basics of Quantum Dense Coding
11．4．2 Optical Scheme for Quantum Dense Coding of Images
11．4．3 Shannon Mutual Information for Images
11．4．4 Channel Capacity
11．5 Conclusions and Outlook
A Properties of Spatially Multimode Squeezing
B Homodyne Detection with Spatial Resolution
References

12 Orbital Angular Momentum of Light
Stephen M． Barnett and Roberta Zambrini
12．1 Introduction
12．2 Angular Momentum in Electromagnetism
12．2．1 Spin and Orbital Angular Momentum
12．2．2 Angular Momentum in Paraxial Optics
12．2．3 Mechanical Effects
12．3 Beams Carrying Orbital Angular Momentum
12．3．1 Phase Singularities and Spatial Properties
12．3．2 Laguerre-Gaussian and Bessel Beams
12．3．3 Generation and Conversion
12．3．4 Other Field Spatial Profiles
12．3．5 Fractional Orbital Angular Momentum
12．4 Quantum Optical Angular Momentum
12．4．1 States of Spin and Orbital Angular Momentum
12．4．2 Measuring Orbital Angular Momentum
12．5 Angle and Angular Momentum
12．5．1 Uncertainty Relation for Angle and Angular Momentum
12．5．2 Intelligent and Minimum Uncertainty Product States
12．5．3 Communications
12．5．4 Rotation Measurements
12．6 Orbital Angular Momentum in Quantum Nonlinear Optics
12．6．1 Phase Matching
12．6．2 Second-Harmonic Generation of Laguerre-Gaussian Beams
12．6．3 Down-Conversion and Entanglement
12．6．4 High-Order Nonlinearity
12．7 Conclusion

References
Index

好的，这是一份关于一本名为《量子信息与量子计算》的图书的详细简介，这份简介旨在描绘该领域的核心概念、前沿进展与未来展望，完全不涉及您提到的《量子成像（英文版）》一书的内容。 --- 图书名称：《量子信息与量子计算：原理、技术与应用前沿》 内容简介 本书是一部全面、深入探讨量子信息科学与量子计算领域基础理论、关键技术以及前沿应用的综合性著作。旨在为物理学、计算机科学、信息技术等相关领域的学生、研究人员及工程师提供一个坚实的理论框架和清晰的技术路线图。 第一部分：量子信息基础——从经典到量子的飞跃 本部分系统地梳理了量子信息科学的理论基石。我们首先回顾了经典信息论的局限性，并引出量子力学在信息处理中的革命性潜力。 1. 量子力学基本原理回顾： 详细阐述了量子叠加态、量子纠缠、不确定性原理等核心概念。重点讨论了量子态的数学描述，包括狄拉克符号、希尔伯特空间、密度矩阵以及如何量化量子态的纯净度与混合度。 2. 量子信息载体：量子比特（Qubit）： 深入剖析了量子比特作为信息基本单元的特性。不同于经典比特的确定性，量子比特的概率性、连续性和非经典关联性被详尽讨论。我们分析了 Bloch 球模型，并介绍了多种物理实现量子比特的方案（如超导电路、离子阱、中性原子等）的优缺点和技术挑战。 3. 量子测量理论： 量子测量的不可逆性和对量子态的影响是量子信息处理的关键。本章详细介绍了投影测量、弱测量、可逆测量等不同测量范式，并探讨了量子信息理论中“测量问题”的哲学与物理学意义。特别关注了量子态层析成像（Quantum State Tomography）的技术方法。 4. 量子信道与噪声模型： 现实世界中的量子系统不可避免地受到环境退相干的影响。本部分引入了量子信道（Quantum Channel）的概念，使用完全正算子乘积映射（CPTP）来描述信息在噪声信道中的传输。我们详细分析了主要的退相干机制（如弛豫、去相位）及其对量子比特相干性的影响，并介绍了纠错码（如Steane码、Shor码）在抵抗这些噪声方面的作用。 第二部分：量子计算的核心算法与模型 本部分聚焦于如何利用量子力学的奇异特性来设计超越经典计算能力的算法，并介绍主流的量子计算模型。 1. 量子逻辑门与电路： 详细介绍了构建通用量子计算的基础单元——量子门。讨论了单比特门（如Pauli门、Hadamard门）和多比特门（如CNOT、SWAP门）的构造和作用。特别强调了通用量子计算的完备性，即仅需少数几类门操作即可实现任意酉演化。 2. 经典量子计算模型： 深入解析了基于线路模型的量子计算。重点分析了Shor算法在因子分解领域的指数级加速优势，以及Grover搜索算法在非结构化数据库搜索中的平方加速。此外，还探讨了量子傅里叶变换（QFT）在诸多算法中的核心地位。 3. 变分量子算法（VQA）： 面对当前“含噪声中等规模量子”（NISQ）设备的局限性，VQA成为当前研究热点。本章详细介绍了变分量子本征求解器（VQE）和量子近似优化算法（QAOA）的结构、优化策略，以及它们在化学模拟和组合优化问题中的应用潜力。 4. 量子退火与绝热量子计算： 对比量子退火与通用门模型计算。详细阐述了绝热定理在保证计算准确性中的作用，以及量子退火机在解决特定优化问题上的独特优势。 第三部分：量子信息处理的关键技术 本部分将理论与工程实践相结合，探讨实现可扩展量子计算和信息传输所需的关键物理技术。 1. 量子纠错与容错计算： 强调了容错量子计算（FTQC）是实现大型、可靠量子计算的必由之路。系统介绍了表面码（Surface Code）的拓扑结构、逻辑比特的编码与解码过程，以及阈值定理的意义。讨论了如何构建逻辑门操作和实现逻辑比特之间的交互。 2. 量子模拟器： 探讨了利用可控的量子系统来模拟其他复杂量子系统的能力。区分了模拟器（Simulator）和通用量子计算机（Universal Quantum Computer）。重点介绍了利用超冷原子阵列、离子阱系统或超导量子芯片来模拟多体物理、材料科学和高能物理中的模型。 3. 量子通信与网络： 关注量子信息在空间和时间上的传输问题。详细讨论了量子密钥分发（QKD），特别是BB84协议和E91协议的物理实现与安全性证明。此外，深入探讨了量子中继器（Quantum Repeater）的设计原理，这是构建远距离、高保真度量子互联网的基础。 第四部分：量子计算的应用前沿与未来展望 本部分着眼于前沿应用领域，并探讨量子技术未来发展的宏观趋势。 1. 量子化学与材料科学： 阐述了量子计算在精确模拟分子结构、电子态和化学反应路径方面的巨大潜力，这是经典计算机难以企及的领域。讨论了如何利用VQE等算法来计算基态能量、激发态以及催化剂性能。 2. 优化问题与机器学习： 探讨了量子算法如何应用于金融建模（如投资组合优化、风险分析）和物流规划。介绍了量子机器学习（QML）的基本框架，包括量子特征映射、量子核方法以及量子神经网络（QNN）的设计思路。 3. 理论前沿与开放性问题： 本章总结了当前研究中尚未完全解决的重大科学问题，例如量子计算的“量子霸权”/“量子优越性”的严格定义与验证、优化算法的实际加速比、以及开发更高效的物理量子比特操控技术。 总结 本书不仅为读者构建了扎实的理论基础，也清晰地指明了从NISQ时代向容错量子计算迈进的技术路径。内容涵盖从信息论基石到最尖端的工程实现，旨在激发读者对这一颠覆性技术领域的深入探索和创新实践。全书结构严谨，论述详实，是理解和掌握量子信息与计算领域的必备参考书。

评分☆☆☆☆☆

第三段评价： 我是一名在光学工程领域工作的技术爱好者，平时喜欢阅读一些关于最新技术发展的书籍。《量子成像（英文版）》这本书，对于我来说，更像是一次对未来光学技术的探索之旅。从外观上看，这本书的设计就显得非常专业，简洁而富有科技感。尽管我可能对其中一些深奥的量子物理概念感到些许陌生，但我相信这本书的作者一定能够用清晰的语言和生动的例子来引导读者逐步理解。我非常好奇书中会如何介绍量子成像在实际应用中的具体案例，比如在医学影像、安防监控、材料科学等方面的突破性进展。是否会有关于新型量子传感器、量子探测器以及如何处理和分析海量量子成像数据的相关讨论？这本书如果能提供一些关于量子成像技术发展趋势的预测，或者对其在未来科技格局中的地位进行分析，那对我来说将会非常有价值。我期待这本书能提供给我一些关于如何将这些前沿技术应用于实际问题的启发。

评分☆☆☆☆☆

第五段评价： 我是一名对科技发展抱有浓厚兴趣的普通读者，虽然我对量子物理学了解不多，但“量子成像”这个概念本身就足够吸引我。《量子成像（英文版）》这本书，我希望能从中获得一个关于这个神奇领域的基本认知。我设想书中会以相对易懂的方式，介绍量子成像和我们日常接触的传统成像有何不同，例如，它是否能够让我们看到“看不见”的东西，或者以更少的资源获得更清晰的图像。如果书中能够用一些类比或者图示来解释量子现象在成像中的作用，那对我来说会非常友好。我并不期望能够完全理解所有的数学公式，但我希望能够理解量子成像的核心思想，以及它为什么被认为是未来的重要发展方向。这本书如果能让我对量子世界与图像的奇妙结合产生一个初步的、有趣的印象，并且激发我去进一步了解这个领域，那么它就已经达到了我的预期。

评分☆☆☆☆☆

第二段评价： 作为一名对光学和信息科学都有所涉猎的在读博士生，我一直对量子成像这一交叉领域抱有极大的热情。当我看到《量子成像（英文版）》这本书时，我毫不犹豫地将其加入了我的书单。这本书给我留下的第一印象是其内容的严谨性和理论的高度。从初步浏览来看，作者并没有回避那些复杂而核心的量子力学概念，反而将其作为构建量子成像理论基石。我预期书中会详细介绍诸如量子叠加、量子隧穿、量子关联等基本原理，并在此基础上深入分析如何设计和实现利用这些原理的成像系统。特别吸引我的是，本书很可能涵盖了不同类型的量子成像技术，比如单光子成像、量子关联成像、压缩感知成像等等，并对其优缺点、适用场景进行详细的对比分析。对于我来说，这本书可能是一次深入学习和研究的宝贵机会，它可能为我未来的学术研究提供重要的理论指导和技术启示，甚至激发出新的研究思路。

评分☆☆☆☆☆

第一段评价： 拿到《量子成像（英文版）》这本书，我脑子里闪过的第一个词就是“前沿”。虽然我个人并非量子成像领域的专家，但凭借对科学技术发展的好奇心，我还是忍不住翻阅了这本书。拿到书的那一刻，我就被它扎实的学术气息所吸引。厚重的纸张，清晰的排版，还有那些密密麻麻却又引人入胜的公式和图表，无不透露着作者深厚的功底和对主题的全面把握。从第一眼扫过的目录来看，这本书的覆盖面相当广泛，从量子成像的基本原理，到各种具体的成像技术，再到其在不同领域的应用，似乎都得到了深入的探讨。我特别期待书中能够详细阐述量子纠缠在成像过程中的作用，以及如何利用这些奇特的量子现象来突破传统成像的极限。虽然我可能无法完全理解书中的每一个细节，但我相信，即使是作为一名对新兴科技充满兴趣的普通读者，也能从中获益匪浅，对量子世界如何与成像技术相结合产生更深刻的认识。这本书无疑为我打开了一扇通往未来科学的大门。

评分☆☆☆☆☆

第四段评价： 对于我这样一位长期在大学从事物理学教学和研究的学者而言，《量子成像（英文版）》这本书的出现，无疑是量子信息科学领域又一里程碑式的著作。从封面到目录，再到零星翻阅的章节，我都能感受到其学术深度和内容的系统性。我期待这本书能够为读者提供一个完整而详实的量子成像知识体系，包括其发展历史、基本理论框架、各种成像方法的数学描述与推导，以及实验验证的细节。尤其吸引我的是，这本书是否会深入探讨量子成像在提升成像分辨率、信噪比、以及实现非经典成像能力（如通过量子纠缠实现“鬼成像”）等方面的优势。我相信，对于同行学者而言，这本书将是一本不可多得的参考书，它能够帮助我们梳理该领域的最新进展，激发新的研究灵感，并且为相关领域的教学提供坚实的理论基础。