量子成像（英文版） [Quantum Imaging] 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

Mikhail I.Kolobov 編

圖書標籤:

• 量子成像
• 量子光學
• 量子信息
• 成像技術
• 光學物理
• 量子技術
• 現代物理
• 科學前沿
• 實驗物理
• 交叉學科

齣版社： 世界圖書齣版公司

ISBN：9787519203177

版次：1

商品編碼：12014606

包裝：平裝

外文名稱：Quantum Imaging

開本：24開

齣版時間：2016-03-01

用紙：膠版紙

頁數：316

字數：269000

正文語種：英文

內容簡介

　　量子成像是量子光學的一個重要分支，是研究在光場量子特性下所能達到的光學成像極限的問題。利用量子光學的研究方法和技術，量子成像研究瞭圖像的形成、處理和檢測問題。《量子成像（英文版）》涵蓋瞭許多研究量子成像的專傢所獲得的重要理論和實驗結果，而歐共體將該項目作為研究綱領。

目錄

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，這是一份關於一本名為《量子信息與量子計算》的圖書的詳細簡介，這份簡介旨在描繪該領域的核心概念、前沿進展與未來展望，完全不涉及您提到的《量子成像（英文版）》一書的內容。 --- 圖書名稱：《量子信息與量子計算：原理、技術與應用前沿》 內容簡介 本書是一部全麵、深入探討量子信息科學與量子計算領域基礎理論、關鍵技術以及前沿應用的綜閤性著作。旨在為物理學、計算機科學、信息技術等相關領域的學生、研究人員及工程師提供一個堅實的理論框架和清晰的技術路綫圖。 第一部分：量子信息基礎——從經典到量子的飛躍 本部分係統地梳理瞭量子信息科學的理論基石。我們首先迴顧瞭經典信息論的局限性，並引齣量子力學在信息處理中的革命性潛力。 1. 量子力學基本原理迴顧： 詳細闡述瞭量子疊加態、量子糾纏、不確定性原理等核心概念。重點討論瞭量子態的數學描述，包括狄拉剋符號、希爾伯特空間、密度矩陣以及如何量化量子態的純淨度與混閤度。 2. 量子信息載體：量子比特（Qubit）： 深入剖析瞭量子比特作為信息基本單元的特性。不同於經典比特的確定性，量子比特的概率性、連續性和非經典關聯性被詳盡討論。我們分析瞭 Bloch 球模型，並介紹瞭多種物理實現量子比特的方案（如超導電路、離子阱、中性原子等）的優缺點和技術挑戰。 3. 量子測量理論： 量子測量的不可逆性和對量子態的影響是量子信息處理的關鍵。本章詳細介紹瞭投影測量、弱測量、可逆測量等不同測量範式，並探討瞭量子信息理論中“測量問題”的哲學與物理學意義。特彆關注瞭量子態層析成像（Quantum State Tomography）的技術方法。 4. 量子信道與噪聲模型： 現實世界中的量子係統不可避免地受到環境退相乾的影響。本部分引入瞭量子信道（Quantum Channel）的概念，使用完全正算子乘積映射（CPTP）來描述信息在噪聲信道中的傳輸。我們詳細分析瞭主要的退相乾機製（如弛豫、去相位）及其對量子比特相乾性的影響，並介紹瞭糾錯碼（如Steane碼、Shor碼）在抵抗這些噪聲方麵的作用。 第二部分：量子計算的核心算法與模型 本部分聚焦於如何利用量子力學的奇異特性來設計超越經典計算能力的算法，並介紹主流的量子計算模型。 1. 量子邏輯門與電路： 詳細介紹瞭構建通用量子計算的基礎單元——量子門。討論瞭單比特門（如Pauli門、Hadamard門）和多比特門（如CNOT、SWAP門）的構造和作用。特彆強調瞭通用量子計算的完備性，即僅需少數幾類門操作即可實現任意酉演化。 2. 經典量子計算模型： 深入解析瞭基於綫路模型的量子計算。重點分析瞭Shor算法在因子分解領域的指數級加速優勢，以及Grover搜索算法在非結構化數據庫搜索中的平方加速。此外，還探討瞭量子傅裏葉變換（QFT）在諸多算法中的核心地位。 3. 變分量子算法（VQA）： 麵對當前“含噪聲中等規模量子”（NISQ）設備的局限性，VQA成為當前研究熱點。本章詳細介紹瞭變分量子本徵求解器（VQE）和量子近似優化算法（QAOA）的結構、優化策略，以及它們在化學模擬和組閤優化問題中的應用潛力。 4. 量子退火與絕熱量子計算： 對比量子退火與通用門模型計算。詳細闡述瞭絕熱定理在保證計算準確性中的作用，以及量子退火機在解決特定優化問題上的獨特優勢。 第三部分：量子信息處理的關鍵技術 本部分將理論與工程實踐相結閤，探討實現可擴展量子計算和信息傳輸所需的關鍵物理技術。 1. 量子糾錯與容錯計算： 強調瞭容錯量子計算（FTQC）是實現大型、可靠量子計算的必由之路。係統介紹瞭錶麵碼（Surface Code）的拓撲結構、邏輯比特的編碼與解碼過程，以及閾值定理的意義。討論瞭如何構建邏輯門操作和實現邏輯比特之間的交互。 2. 量子模擬器： 探討瞭利用可控的量子係統來模擬其他復雜量子係統的能力。區分瞭模擬器（Simulator）和通用量子計算機（Universal Quantum Computer）。重點介紹瞭利用超冷原子陣列、離子阱係統或超導量子芯片來模擬多體物理、材料科學和高能物理中的模型。 3. 量子通信與網絡： 關注量子信息在空間和時間上的傳輸問題。詳細討論瞭量子密鑰分發（QKD），特彆是BB84協議和E91協議的物理實現與安全性證明。此外，深入探討瞭量子中繼器（Quantum Repeater）的設計原理，這是構建遠距離、高保真度量子互聯網的基礎。 第四部分：量子計算的應用前沿與未來展望 本部分著眼於前沿應用領域，並探討量子技術未來發展的宏觀趨勢。 1. 量子化學與材料科學： 闡述瞭量子計算在精確模擬分子結構、電子態和化學反應路徑方麵的巨大潛力，這是經典計算機難以企及的領域。討論瞭如何利用VQE等算法來計算基態能量、激發態以及催化劑性能。 2. 優化問題與機器學習： 探討瞭量子算法如何應用於金融建模（如投資組閤優化、風險分析）和物流規劃。介紹瞭量子機器學習（QML）的基本框架，包括量子特徵映射、量子核方法以及量子神經網絡（QNN）的設計思路。 3. 理論前沿與開放性問題： 本章總結瞭當前研究中尚未完全解決的重大科學問題，例如量子計算的“量子霸權”/“量子優越性”的嚴格定義與驗證、優化算法的實際加速比、以及開發更高效的物理量子比特操控技術。 總結 本書不僅為讀者構建瞭紮實的理論基礎，也清晰地指明瞭從NISQ時代嚮容錯量子計算邁進的技術路徑。內容涵蓋從信息論基石到最尖端的工程實現，旨在激發讀者對這一顛覆性技術領域的深入探索和創新實踐。全書結構嚴謹，論述詳實，是理解和掌握量子信息與計算領域的必備參考書。

評分☆☆☆☆☆

第二段評價： 作為一名對光學和信息科學都有所涉獵的在讀博士生，我一直對量子成像這一交叉領域抱有極大的熱情。當我看到《量子成像（英文版）》這本書時，我毫不猶豫地將其加入瞭我的書單。這本書給我留下的第一印象是其內容的嚴謹性和理論的高度。從初步瀏覽來看，作者並沒有迴避那些復雜而核心的量子力學概念，反而將其作為構建量子成像理論基石。我預期書中會詳細介紹諸如量子疊加、量子隧穿、量子關聯等基本原理，並在此基礎上深入分析如何設計和實現利用這些原理的成像係統。特彆吸引我的是，本書很可能涵蓋瞭不同類型的量子成像技術，比如單光子成像、量子關聯成像、壓縮感知成像等等，並對其優缺點、適用場景進行詳細的對比分析。對於我來說，這本書可能是一次深入學習和研究的寶貴機會，它可能為我未來的學術研究提供重要的理論指導和技術啓示，甚至激發齣新的研究思路。

評分☆☆☆☆☆

第一段評價： 拿到《量子成像（英文版）》這本書，我腦子裏閃過的第一個詞就是“前沿”。雖然我個人並非量子成像領域的專傢，但憑藉對科學技術發展的好奇心，我還是忍不住翻閱瞭這本書。拿到書的那一刻，我就被它紮實的學術氣息所吸引。厚重的紙張，清晰的排版，還有那些密密麻麻卻又引人入勝的公式和圖錶，無不透露著作者深厚的功底和對主題的全麵把握。從第一眼掃過的目錄來看，這本書的覆蓋麵相當廣泛，從量子成像的基本原理，到各種具體的成像技術，再到其在不同領域的應用，似乎都得到瞭深入的探討。我特彆期待書中能夠詳細闡述量子糾纏在成像過程中的作用，以及如何利用這些奇特的量子現象來突破傳統成像的極限。雖然我可能無法完全理解書中的每一個細節，但我相信，即使是作為一名對新興科技充滿興趣的普通讀者，也能從中獲益匪淺，對量子世界如何與成像技術相結閤産生更深刻的認識。這本書無疑為我打開瞭一扇通往未來科學的大門。

評分☆☆☆☆☆

第三段評價： 我是一名在光學工程領域工作的技術愛好者，平時喜歡閱讀一些關於最新技術發展的書籍。《量子成像（英文版）》這本書，對於我來說，更像是一次對未來光學技術的探索之旅。從外觀上看，這本書的設計就顯得非常專業，簡潔而富有科技感。盡管我可能對其中一些深奧的量子物理概念感到些許陌生，但我相信這本書的作者一定能夠用清晰的語言和生動的例子來引導讀者逐步理解。我非常好奇書中會如何介紹量子成像在實際應用中的具體案例，比如在醫學影像、安防監控、材料科學等方麵的突破性進展。是否會有關於新型量子傳感器、量子探測器以及如何處理和分析海量量子成像數據的相關討論？這本書如果能提供一些關於量子成像技術發展趨勢的預測，或者對其在未來科技格局中的地位進行分析，那對我來說將會非常有價值。我期待這本書能提供給我一些關於如何將這些前沿技術應用於實際問題的啓發。

評分☆☆☆☆☆

第五段評價： 我是一名對科技發展抱有濃厚興趣的普通讀者，雖然我對量子物理學瞭解不多，但“量子成像”這個概念本身就足夠吸引我。《量子成像（英文版）》這本書，我希望能從中獲得一個關於這個神奇領域的基本認知。我設想書中會以相對易懂的方式，介紹量子成像和我們日常接觸的傳統成像有何不同，例如，它是否能夠讓我們看到“看不見”的東西，或者以更少的資源獲得更清晰的圖像。如果書中能夠用一些類比或者圖示來解釋量子現象在成像中的作用，那對我來說會非常友好。我並不期望能夠完全理解所有的數學公式，但我希望能夠理解量子成像的核心思想，以及它為什麼被認為是未來的重要發展方嚮。這本書如果能讓我對量子世界與圖像的奇妙結閤産生一個初步的、有趣的印象，並且激發我去進一步瞭解這個領域，那麼它就已經達到瞭我的預期。

評分☆☆☆☆☆

第四段評價： 對於我這樣一位長期在大學從事物理學教學和研究的學者而言，《量子成像（英文版）》這本書的齣現，無疑是量子信息科學領域又一裏程碑式的著作。從封麵到目錄，再到零星翻閱的章節，我都能感受到其學術深度和內容的係統性。我期待這本書能夠為讀者提供一個完整而詳實的量子成像知識體係，包括其發展曆史、基本理論框架、各種成像方法的數學描述與推導，以及實驗驗證的細節。尤其吸引我的是，這本書是否會深入探討量子成像在提升成像分辨率、信噪比、以及實現非經典成像能力（如通過量子糾纏實現“鬼成像”）等方麵的優勢。我相信，對於同行學者而言，這本書將是一本不可多得的參考書，它能夠幫助我們梳理該領域的最新進展，激發新的研究靈感，並且為相關領域的教學提供堅實的理論基礎。