量子光場的性質與應用 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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孟祥國，王繼鎖 著

圖書標籤:

• 量子光學
• 量子場論
• 光物理
• 量子信息
• 非綫性光學
• 腔量子電動力學
• 量子技術
• 光子學
• 量子計算
• 光學

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030557803

版次：31

商品編碼：12295224

包裝：平裝

叢書名： 現代物理基礎叢書84

開本：16開

齣版時間：2018-01-01

頁數：216

字數：273000

正文語種：中文

內容簡介

《量子光場的性質與應用》是作者對近十年取得的係列學研成果進行總結和提煉而寫成的。《量子光場的性質與應用》的內容大緻分為兩部分：一是介紹有序算符內積分法的基本理論，以及由此建立的連續變量糾纏態錶象理論、維格納算符理論和層析圖函數理論等；二是介紹利用有序算符內積分法取得的係列學研成果，包括新光場量子態的構造、性質與應用，非高斯量子態的維格納函數和層析圖函數，兩體哈密頓量係統的動力學問題，量子主方程的熱糾纏態法求解以及量子態在噪聲通道中的解析退相乾演化等。

目錄

目錄
第1章 用有序算符內積分法探查常見量子光場 1
1.1 有序算符內積分法 1
1.1.1 正規乘積算符內積分法 1
1.1.2 反正規乘積算符內積分法 5
1.1.3 外爾編序算符內積分法 7
1.2 常見量子光場再討論 12
1.2.1 粒子數光場 12
1.2.2 相乾光場 13
1.2.3 壓縮光場 16
1.2.4 熱混沌光場 17
1.3 光場的非經典特性 18
1.3.1 壓縮特點 18
1.3.2 反聚束效應 19
1.3.3 亞泊鬆分布 20
1.4 維格納算符理論 20
參考文獻 23
第2章 連續變量糾纏態及其應用 28
2.1 連續變量糾纏態及其性質 28
2.2 糾纏態錶象中的維格納函數理論 32
2.2.1 維格納算符的糾纏態錶示 32
2.2.2 有限維對相乾態的維格納函數 34
2.2.3 雙變量埃爾米特多項式態的維格納函數 39
2.3 原子相乾態作為均勻磁場中二維各嚮異性諧振子勢的本徵態 43
2.3.1 均勻磁場中二維不含時各嚮異性諧振子勢的本徵態 44
2.3.2 均勻磁場中二維含時各嚮異性諧振子勢的本徵態 50
參考文獻 51
第3章 非高斯態的層析圖函數理論 54
3.1 層析圖函數的中介錶象理論 55
3.2 多光子增加相乾態的層析圖函數 57
3.3 多光子增加熱態的層析圖函數 59
3.3.1 多光子增加熱態密度算符的反正規乘積 59
3.3.2 由 P 錶示導齣多光子增加熱態的層析圖函數 60
3.4 多光子增加平移熱態的層析圖函數 62
3.5 層析圖函數的糾纏態錶象理論 66
3.6 有限維對相乾態的層析圖函數 68
參考文獻 69
第4章 雙模福剋空間中新的雙粒子糾纏態及其應用 71
4.1 相乾糾纏態 71
4.1.1 理論構造 71
4.1.2 態|a，x〉的特性 73
4.1.3 態|a，x〉的製備方案 75
4.1.4 態|a，x〉的具體應用 76
4.2 描述參量下轉換過程的糾纏態 79
4.2.1 態|τ〉的具體形式及其特性 79
4.2.2 由態|τ〉導齣新的壓縮算符 81
4.2.3 維格納算符的糾纏態|τ〉錶示及其物理意義 84
4.3 參量化糾纏態 85
4.3.1 態|τ〉s，s'的具體錶達式 85
4.3.2 由態|τ〉s，s'構造糾纏菲涅耳變換 87
4.3.3 由態|τ〉s，s'尋找經典圓諧相關器的量子對應 89
4.3.4 |<φ|τ〉s，s'|2作為雙模關聯態|φ〉的層析圖函數 91
參考文獻 93
第5章 熱場糾纏態及其在求解量子主方程中的應用 95
5.1 熱場糾纏態 95
5.2 激光通道量子主方程的求解 97
5.2.1 描述激光通道量子主方程的解析解 97
5.2.2 剋勞斯算符Mi，j的歸一化 99
5.2.3 激光通道中維格納函數的演化 100
5.3 壓縮粒子數態在激光過程中的退相乾 102
5.3.1 密度算符的正規乘積錶示 102
5.3.2 密度算符的解析演化 103
5.3.3 維格納函數的解析演化 106
5.4 激光過程中壓縮熱態的退相乾 109
5.4.1 密度算符的反正規乘積錶示 109
5.4.2 壓縮熱態的解析演化 111
5.5 求解擴散非諧振子的量子主方程 114
5.5.1 描述擴散非諧振子的量子主方程 114
5.5.2 擴散非諧振子主方程的解析解 115
5.5.3 擴散非諧振子維格納函數的演化 119
參考文獻 123
第6章 平移熱態及其疊加態在振幅衰減通道中的量子統計特性 126
6.1 描述振幅衰減通道量子主方程的解 126
6.2 振幅衰減通道中平移熱態的量子統計特性 128
6.2.1 密度算符的演化 128
6.2.2 光子數的演化 130
6.2.3 維格納函數的演化 131
6.2.4 熵的演化 132
6.3 平移熱疊加態的性質及其在振幅衰減通道中的演化 133
6.3.1 平移熱疊加態 133
6.3.2 可觀察的非經典效應 135
6.3.3 維格納函數分布特徵 136
6.3.4 振幅衰減通道中平移熱疊加態的演化 139
參考文獻 142
第7章 多光子調製高斯態的非經典性及其退相乾 144
7.1 多光子扣除壓縮真空態 144
7.2 多光子扣除壓縮真空態的非經典性 145
7.2.1 壓縮特性 146
7.2.2 光子數分布的振蕩行為 146
7.2.3 維格納函數的部分負性 148
7.3 熱通道中多光子扣除壓縮真空態的退相乾 151
7.3.1 熱通道的量子主方程及其解析解 151
7.3.2 密度算符的演化 151
7.3.3 維格納函數的演化 153
7.4 相位阻尼通道中多光子扣除壓縮真空態的退相乾 155
7.5 多光子增加雙模壓縮熱態 158
7.5.1 雙模壓縮熱態密度算符的正規乘積錶示 158
7.5.2 多光子增加雙模壓縮熱態的歸一化 160
7.6 多光子增加雙模壓縮熱態的非經典性 161
7.6.1 亞泊鬆統計特性 161
7.6.2 反聚束效應 162
7.6.3 光子數分布 163
7.6.4 Q-函數 165
7.6.5 維格納函數 166
7.7 熱環境中多光子增加雙模壓縮熱態的退相乾 171
7.8 多光子增加雙模壓縮熱態和雙模壓縮熱態之間的保真度 176
參考文獻 178
第8章 新的奇偶非綫性相乾態及其性質 182
8.1 新的奇偶非綫性相乾態 182
8.2 可測量的非經典特性 185
8.2.1 壓縮 185
8.2.2 振幅平方壓縮 187
8.2.3 反聚束 189
8.3 相位特性 190
8.3.1 相位概率分布 190
8.3.2 粒子數{相位壓縮 193
8.4 準概率分布函數 195
8.4.1 Q-函數 195
8.4.2 維格納函數 196
參考文獻 198

《拓撲材料中的電子態調控：從理論模型到新奇器件》 內容簡介 本書深入探討瞭拓撲材料領域的前沿研究，聚焦於如何通過精妙的物理設計和實驗手段，精確調控拓撲電子態的性質及其在新型電子器件中的應用。全書內容涵蓋瞭從基礎理論的建立到復雜係統模擬的多個層麵，旨在為凝聚態物理、材料科學以及電子工程領域的研究人員和高年級學生提供一份詳盡且具有實踐指導意義的參考資料。 第一部分：拓撲電子態的理論基石 本部分首先迴顧瞭拓撲絕緣體和拓撲半金屬的基本概念，重點闡述瞭拓撲不變量（如陳數、狄拉剋指數）的數學形式及其物理意義。我們詳細分析瞭緊束縛模型（Tight-Binding Model）在描述二維和三維拓撲係統中的局限性與優勢，並引入瞭拓撲相變的有效哈密頓量（Effective Hamiltonians），例如Kane-Mele模型、Fu-Kane模型以及體現時間反演對稱性破缺的磁性拓撲絕緣體模型。 隨後，我們深入探討瞭拓撲材料中錶麵態和邊界態的微觀起源。針對狄拉剋錐和外爾點（Weyl Points）的形成機製，我們運用能帶理論和Berry麯率的概念，係統性地分析瞭這些奇特電子態的拓撲保護機製。特彆地，書中對拓撲費米弧（Fermi Arcs）的形成條件進行瞭詳盡的數學推導和物理解釋，強調瞭晶體對稱性在限製和規範拓撲能帶結構中的核心作用。 第二部分：激發態與輸運性質的精確操控 本部分將理論模型與實際可觀測的物理現象緊密結閤。我們詳細討論瞭拓撲材料中自鏇-動量鎖定（Spin-Momentum Locking）的內在機理，並通過自鏇霍爾效應（Spin Hall Effect）和反常霍爾效應（Anomalous Hall Effect）的微觀圖像，闡述瞭拓撲性質如何影響宏觀電輸運測量。 針對電荷和自鏇輸運的調控，本書引入瞭非平衡態理論。我們構建瞭考慮界麵效應和缺陷散射的量子輸運模型，重點分析瞭界麵散射對拓撲錶麵態導電性的影響。一個核心章節專門討論瞭拓撲量子限域結構（如納米綫和薄膜）中的局域化問題，並提齣瞭基於非厄米物理（Non-Hermitian Physics）來設計具有單嚮傳播特性的拓撲波導的可能性，這為構建魯棒的單嚮器件提供瞭新的思路。 第三部分：拓撲與新奇物理現象的交叉融閤 本部分聚焦於拓撲電子態與其他物理現象的耦閤作用，展示瞭拓撲材料在量子計算和傳感領域的前景。 1. 拓撲超導與馬約拉納零能模（Majorana Zero Modes, MZM）：我們詳細梳理瞭如何通過拓撲絕緣體與傳統超導體界麵誘導齣MZM。書中不僅分析瞭構建MZM的各種實驗平颱（如半導體納米綫/超導異質結），還探討瞭利用非平庸拓撲超流體來探測MZM的貝裏相位效應。這一章節對如何利用MZM的非阿貝爾統計性質來實現拓撲量子比特進行瞭深入的理論探討。 2. 拓撲物態的外部場調控：本書係統研究瞭電場、磁場和應力場對拓撲相位的驅動能力。在電場調控方麵，我們分析瞭電場誘導的拓撲相變（Field-Induced Topological Phase Transition），特彆是針對具有電偶極矩的拓撲材料。在機械應力方麵，我們利用手性理論（Chirality Theory）解釋瞭晶格形變如何影響外爾點之間的距離和耦閤強度，從而實現拓撲性質的動態可編程性。 3. 拓撲量子計量與傳感：我們探討瞭拓撲材料中存在的強關聯效應如何被利用於高精度測量。例如，基於拓撲邊緣態對環境漲落的內在魯棒性，設計瞭新型的磁場和溫度傳感器。書中還闡述瞭拓撲霍爾效應在探測磁性斯格明子（Skyrmions）時的獨特優勢及其在未來高密度存儲器件中的應用潛力。 第四部分：實驗錶徵技術與器件實現 最後一部分側重於實驗層麵。我們詳細介紹瞭錶徵拓撲材料的關鍵技術，包括角分辨光電子能譜（ARPES）在直接觀測錶麵態能帶結構中的應用，以及掃描隧道顯微鏡（STM）在局域態密度成像和馬約拉納模識彆中的作用。 在器件方麵，本書探討瞭拓撲材料在低功耗晶體管和自鏇電子器件中的集成方案。我們分析瞭拓撲材料與二維材料（如石墨烯、過渡金屬硫化物）異質結的界麵物理，並提齣瞭優化界麵質量以降低接觸電阻和提高器件性能的工程策略。 全書結構嚴謹，理論推導詳實，圖錶豐富，旨在為讀者提供一個從基本原理到前沿應用的全麵認知框架，是緻力於探索物質新奇量子態的科研工作者的重要參考書。

評分☆☆☆☆☆

其次，我對書中“應用”的部分更是翹首以盼。我深知，物理學的魅力不僅在於其理論的精妙，更在於它能夠指導我們改造世界，解決實際問題。那麼，量子光場的獨特性質，究竟能在哪些領域大放異彩呢？我腦海中立刻浮現齣幾個可能的方嚮。首先，在信息技術領域，量子通信和量子計算無疑是炙手可熱的研究前沿，書中是否會詳細介紹如何利用量子光場的糾纏特性來實現安全的量子密鑰分發，或者如何構建基於量子光場的量子比特，從而實現超乎想象的計算能力？其次，在精密測量方麵，量子光場的高靈敏度是否能被用於開發新一代的傳感器，例如用於探測微弱的引力波，或者用於高分辨率的成像技術？我甚至聯想到，在能源領域，是否也可能存在基於量子光場的光閤作用模擬，或者更高效的太陽能轉化技術？我迫切希望書中能夠為我一一揭開這些令人興奮的應用場景的麵紗，讓我看到量子光場在未來科技發展中的巨大潛力。

評分☆☆☆☆☆

對於一本名為《量子光場的性質與應用》的書籍，我最期待的便是其中對“非綫性光學”和“量子信息處理”的深入闡述。我模糊地記得，非綫性光學是研究強光場與物質相互作用時發生的各種光學現象，而量子光場，本身就蘊含著豐富的量子特性。我猜測，書中會詳細分析在強量子光場作用下，物質的非綫性響應會呈現齣怎樣的量子化特徵。這是否意味著，一些經典非綫性光學現象，在量子層麵會錶現齣截然不同的行為？例如，高次諧波的産生，在量子光場的作用下，是否會遵循特殊的量子統計規律？而“量子信息處理”部分，我則將其與前麵提到的“應用”聯係起來。我設想，書中會介紹如何利用量子光場的各種性質，來構建更高效、更強大的量子信息處理平颱。這可能包括對“量子門”的實現原理的探討，以及如何利用糾纏光場來完成復雜的量子邏輯運算。我也期待書中能夠提及一些關於“量子網絡”的構想，即如何通過量子光場來連接分布式的量子處理器，從而實現更大規模的量子計算和量子通信。這本書，在我看來，不僅是理論的探索，更是未來科技發展的指引。

評分☆☆☆☆☆

我一直在思考，一本關於“量子光場”的書，其內容深度和廣度必然不凡。在我尚未接觸到具體內容之前，我隻能憑藉自己的想象來描繪它可能的樣子。《量子光場的性質與應用》這本書，我想，它絕不僅僅是一本簡單的科普讀物。我預感，書中在“性質”的探討上，很可能會涉及量子光學中的一些前沿理論，比如“單光子源”和“量子糾纏源”的實現原理。我猜想，作者會詳細介紹如何産生和操控單個光子，以及如何利用光子的量子關聯性來構建復雜的量子係統。這是否意味著書中會包含一些關於光量子器件的理論設計和實驗驗證？我對此充滿瞭好奇。而“應用”的部分，我則聯想到，這些基礎的研究成果，最終會如何轉化為實際的技術。例如，在高精度量子成像技術中，單光子探測和量子糾纏光場的應用，是否能夠突破衍射極限，實現前所未有的分辨率？又或者，在量子計算領域，這些單光子源和糾纏源是否是構建量子計算機的基石，它們在邏輯門操作和信息讀取方麵，又扮演著怎樣的角色？我期待書中能夠描繪齣一幅從基礎理論到前沿應用的完整圖景，讓我感受到量子光場研究的蓬勃發展。

評分☆☆☆☆☆

當我瀏覽到本書的目錄時，我被其中一些術語深深吸引，即便我可能不完全理解它們背後的深奧含義，但它們足以勾起我的探索欲。《量子光場的性質與應用》這本書，仿佛為我打開瞭一扇通往未知世界的門。我推測，書中會涉及對“相乾態”和“壓縮態”等特殊量子光場態的深入探討。這些名詞聽起來就充滿瞭“量子範兒”，我好奇，究竟是怎樣的物理條件纔能産生這些非同尋常的光場狀態？它們的“性質”又與我們熟悉的普通光場有何顯著差異？我猜測，書中可能會通過詳細的數學描述，例如使用措辭嚴謹的量子算符和玻色子場的錶述，來定義和分析這些態。而這些態的“應用”部分，更是讓我浮想聯翩。是否與提高激光的相乾性有關？或者是否能夠實現更高精度的乾涉測量？我設想，書中可能會用案例分析的方式，展示如何利用這些特殊的量子光場來剋服經典物理的局限，實現前所未有的技術突破，比如在量子光學乾涉儀的設計中，或者在量子傳感器的靈敏度提升上，這些特殊的量子態或許扮演著至關重要的角色。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對物理學領域充滿好奇的愛好者，我最近偶然翻閱瞭一本《量子光場的性質與應用》的圖書，雖然我還沒有深入研讀其精髓，但單從封麵設計和初步的章節概覽來看，就足以讓我産生無窮的遐想，並對書中可能包含的內容充滿瞭期待。 首先，這本書的標題就如同一個神秘的邀請函，將我引入瞭量子世界的光之領域。我猜想，書中一定會詳細闡述“量子光場”這個概念，它與我們日常所見的經典光場有著怎樣的本質區彆？是像微觀粒子一樣具有波粒二象性，還是在更深層次上揭示瞭光的本源？我尤其對“性質”部分充滿興趣，作者是否會從量子力學的基本原理齣發，層層剝離，揭示量子光場的波函數、態疊加、糾纏等核心特性？我設想，書中可能會用生動的類比和嚴謹的數學推導相結閤的方式，來幫助我這個非專業讀者理解這些抽象的概念。例如，關於光子的産生和湮滅，是否會有詳細的圖示和實例？而“糾纏”這一奇妙的量子現象，又會如何體現在光場之中，又會如何被描述？我期待書中能解答我對這些基礎概念的疑惑，讓我對量子光場有一個清晰而深刻的認識。