信息科学技术学术著作丛书：量子光学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

张智明 著

图书标签:

• 量子光学
• 信息科学
• 技术科学
• 学术著作
• 物理学
• 光学
• 量子信息
• 科学研究
• 高等教育
• 学科前沿

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030433701

版次：1

商品编码：12144504

包装：平装

丛书名： 信息科学技术学术著作丛书

开本：16开

出版时间：2015-02-01

用纸：胶版纸

页数：238

字数：320000

正文语种：中文

产品特色

内容简介

　　量子光学是研究光场的量子统计性质、量子相干性质，以及光与物质相互作用中的量子效应的一门学科。《信息科学技术学术著作丛书：量子光学》重点介绍量子光学的基本内容，包括经典光场与原子的相互作用（光与原子相互作用的半经典理论）；光场本身的量子统计性质和量子相干性质；量子光场与原子的相互作用（光与原子相互作用的全量子理论）；耗散的量子理论以及量子光学实验中常用的物理系统。同时，简要介绍量子信息科学和冷原子物理。
　　《信息科学技术学术著作丛书：量子光学》可供从事量子光学、量子信息、冷原子物理及相关学科研究的科技人员、教师、研究生和高年级本科生参考，也可用作相关专业的教材。

内页插图

目录

《信息科学技术学术著作丛书》序
序
前言

第1章 量子力学基础
1．1 量子力学和量子光学发展简史
1．2 量子力学的基本原理
1．3 态矢量和力学量算符的表象及表象变换
1．3．1 表象的概念
1．3．2 态矢量在具体表象中的表示
1．3．3 算符在具体表象中的表示
1．3．4 表象变换
1．3．5 幺正变换的性质
1．4 纯态、混合态、密度算符
1．4．1 算符
1．4．2 纯态和混合态举例
1．4．3 密度算符的运动方程
1．5 一维谐振子
1．5．1 一维谐振子的本征态和本征能量
1．5．2 量子态|n>在坐标表象中的表示式
1．6 两态系统、泡利自旋算符
1．7 多体系统、约化密度算符、纠缠态、vonNeumann熵
1．8 量子力学中的绘景
1．8．1 常用的三种绘景（薛定谔绘景、海森堡绘景、相互作用绘景）
1．8．2 一般绘景之间哈密顿量的变换
1．8．3 绘景变换举例
参考文献

第2章 经典电磁场与原子的相互作用
2．1 多模电磁场与多能级原子相互作用的一般形式
2．1．1 哈密顿量的形式
2．1．2 薛定谔方程的求解
2．2 单模电磁场与多能级原子的相互作用
2．3 单模电磁场与二能级原子的相互作用
2．3．1 哈密顿量的形式
2．3．2 薛定谔方程和密度矩阵方程的求解
2．3．3 耗散的唯象描述
2．4 双模电磁场与三能级原子的相互作用
2．4．1 哈密顿量的形式
2．4．2 薛定谔方程的求解
2．4．3 相干布居数囚禁、囚禁态、暗态、相干布居数转移
2．4．4 电磁诱导透明
2．4．5 无吸收而折射率增强
2．4．6 无反转激光
参考文献

第3章 电磁场物理量的算符表示
3．1 电磁场的驻波（正则模）形式
3．2 电磁场的行波形式
参考文献

第4章 电磁场的量子态
4．1 单模场的量子态
4．1．1 光子数态（Fock态）
4．1．2 相干态
4．1．3 压缩态
4．1．4 相干态的叠加态
4．1．5 热态
4．2 多模光场的量子态
4．2．1 双模压缩真空态
4．2．2 其他多模光场态
4．2．3 电磁场的量子态小结
4．3 光学分束器的理论描述及其对电磁场量子态的变换
4．3．1 光学分束器的经典描述
4．3．2 光学分束器的量子力学描述
4．3．3 光学分束器对电磁场量子态的变换
参考文献

第5章 电磁场量子态在相干态表象中的表示
5．1 光子数态表象（离散变量表象）、光子数概率分布函数
5．2 相干态表象（连续变量表象）、准概率分布函数
5．2．1 P（α）函数
5．2．2 Q（α）函数
……
第6章 电磁场的相干性
第7章 量子电磁场与原子的相互作用
第8章 耗散和退相干的量子理论
第9章 量子光学实验中常用的物理系统
第10章 量子信息科学简介
第11章 冷原子物理简介
附录

前言/序言

　　国内外已经出版了许多量子光学方面的著作，为什么还要写这本书呢？主要原因是：作者学习、讲授、研究量子光学已经30余年，对量子光学的一些基本概念和理论体系有一些自己的体会，也做出了一些科研成果，希望能够写出来，与大家分享；不同的作者由于自己的教学和科研经历不同，面对受众（授课时的听众和著作的读者）的不同，著作的侧重点也就不同。本书就是按照作者本人的教学和科研经历以及面对的受众而写的。
　　量子光学是研究光场的量子统计性质、量子相干性质，以及光与物质（原子、离子等）相互作用中的量子效应的一门学科。按照作者的理解，可以将量子光学的研究内容分为三大部分。
　　第一部分是量子光学的基础部分，也是从事量子光学研究必须掌握的部分，包括经典光场与原子的相互作用（光与原子相互作用的半经典理论）；光场本身的量子统计性质和量子相干性质；量子光场与原子的相互作用（光与原子相互作用的全量子理论）；耗散的量子理论等。
　　第二部分是在量子光学发展史上曾经很活跃，但在目前看来已相对成熟的论题，如激光理论，共振荧光、超荧光、超辐射，光学双稳态等。
　　第三部分是量子光学的新进展，主要包括量子信息科学和冷原子物理。
　　本书重点介绍第一部分，对第二部分不予介绍，对第三部分只作简单介绍。
　　本书第1章介绍量子力学基础，为学习后面的章节做准备。第2章介绍经典光场与原子的相互作用（光与原子相互作用的半经典理论）。在这一章中，我们首先给出多模光场与多能级原子相互作用的一般形式。然后讨论单模光场与多能级原子的相互作用。由此讨论得出结论，在研究单模光场与原子的相互作用时，原子可取二能级近似（尽管实际存在的原子都是多能级系统）。最后详细讨论单模光场与二能级原子的相互作用以及双模光场与三能级原子的相互作用。第3章～第6章讨论光场本身的量子统计性质和量子相干性质。第3章讨论电磁场量子化，即将描述电磁场的物理量（电场强度、磁场强度、哈密顿量等）用算符表示。第4章讨论电磁场的各种量子态，包括光子数态（Fock态）、相干态、压缩态、相干态的相干叠加态和非相干叠加态、热态等，同时还介绍了光学分束器及其对量子态的变换，以及单模压缩态光场和双模压缩态光场的实验产生和探测。第5章介绍电磁场量子态在相干态表象中的表示（电磁场量子态在相空间中的表示），讨论电磁场量子态的几种重要准概率分布函数，包括P（α）函数、Q（α）函数和Wigner函数，以及与准概率分布函数密切相关的特征函数。第6章介绍电磁场的相干性质，包括经典的一阶和二阶相干性质，以及量子的一阶、二阶和高阶相干性质。第7章讨论量子电磁场与原子的相互作用（光与原子相互作用的全量子理论），与第2章类似，依次讨论多模光场与多能级原子相互作用的一般形式、单模光场与多能级原子的相互作用、单模光场与二能级原子的相互作用。此外，该章还介绍了原子自发辐射的Weisskopf-Wigner理论。第8章介绍耗散和消相干的量子理论，包括量子跳跃理论、密度算符方程方法、Fokker-Planck方程方法、Heisenberg-Langevin方程方法、耗散的输入-输出形式等。由于量子光学的理论结果最终要接受实验的检验，第9章介绍量子光学实验中常用的一些物理系统，包括腔量子电动力学系统、超导电路量子电动力学系统、囚禁离子系统和光学系统等，同时介绍了一些重要的代表性实验。第10章和第11章分别简单介绍与量子光学密切相关的两个新领域，量子信息科学和冷原子物理。第10章介绍量子信息科学，按照作者的理解，可将量子信息科学分为量子通信和量子计算。在量子通信部分，介绍量子密集编码、量子隐形传态、量子密钥分发等。在量子计算部分，介绍量子寄存器、量子逻辑门、量子算法等。第11章介绍冷原子物理，分别介绍光场对原子的作用力、激光冷却原子的机理和温度极限、几种囚禁原子的阱（包括激光阱、静磁阱、磁光阱等）、玻色-爱因斯坦凝聚和相干原子波激射器等。

信息科学技术学术著作丛书：信息物理融合与智能计算前沿探索 图书简介 丛书背景与定位： 本卷《信息科学技术学术著作丛书》聚焦于当前信息科学技术领域最活跃、最具颠覆性的前沿方向，旨在系统梳理和深入探讨信息技术与物理世界深度融合所催生的新理论、新方法和新技术。在当前以大数据、人工智能、物联网、高速通信为代表的信息技术浪潮中，如何实现信息处理的物理基础的革新，以及如何利用物理原理指导更高效、更智能的计算范式，是亟待解决的核心科学问题。本丛书致力于汇集国内外顶尖学者的最新研究成果，为该领域的科研工作者、高校师生及产业界人士提供一套全面、深入且富有洞察力的参考读物。 本卷聚焦主题：信息物理融合与智能计算前沿探索 本卷《信息物理融合与智能计算前沿探索》集中探讨了信息科学与物理学交叉领域的前沿进展，特别关注信息处理的物理极限、新型计算架构的理论构建以及基于物理机理的智能算法设计。内容覆盖了从基础理论到具体应用的广泛光谱。 第一部分：信息与物理的深层耦合 本部分深入剖析了信息与物质、能量、时空等物理基本量之间的内在联系，为理解下一代信息技术的物理基础奠定了理论框架。 1. 广义信息论与物理学原理的重构： 探讨了经典信息论（如香农理论）在处理极端物理条件（如高能、强引力场、量子退相干环境）下的局限性，并引入了基于热力学第二定律、熵增原理以及最小作用量原理的广义信息度量体系。重点讨论了信息损失的物理边界、信息的耗散与再生，以及在信息-能量转换过程中的效率极限。这包括对布兰登-费诺（Bremermann-Fano）极限和兰道尔原理（Landauer's Principle）的现代诠释与实验验证。 2. 拓扑信息论及其在物质结构中的体现： 详细阐述了拓扑学概念如何用于描述和保护信息在复杂介质中的传输与存储。研究了拓扑绝缘体、拓扑超导体等材料体系中，其能带结构所固有的拓扑不变量如何对应于抗干扰、鲁棒的信息载体。讨论了基于拓扑缺陷（如斯米尔诺夫-博格里乌博夫缺陷）的信息编码与解码机制，以及如何利用拓扑保护实现无损或低损耗的信息处理。 3. 时空几何与信息结构： 探索了信息场与时空曲率之间的潜在联系。基于广义相对论框架，分析了信息在引力场中传播的特性，以及信息熵与宇宙学常数、黑洞视界面积等宏观物理量的关系。本节对信息几何学的最新进展进行了梳理，特别是黎曼几何在描述统计物理模型演化过程中的应用，以及非交换几何在描述量子信息结构中的潜力。 第二部分：面向物理系统的智能计算架构 本部分着眼于超越传统冯·诺依曼架构的计算范式，探索如何利用物理系统的内在动力学来实现高效的信息处理和复杂的系统建模。 4. 模拟计算与神经形态工程： 详细介绍了基于非线性动力学系统、特别是忆阻器（Memristor）网络和光子学系统的模拟计算模型。重点分析了如何将深度学习的层级结构映射到物理器件阵列上，实现“计算即物理过程”的理念。内容包括脉冲神经网络（SNN）的硬件实现挑战、忆阻器阵列的权重更新机制，以及如何利用材料的固有非线性实现激活函数和非线性变换。 5. 随机过程与概率计算： 探讨了如何利用物理系统固有的随机性（如布朗运动、噪声源）来高效解决组合优化问题。深入分析了基于玻尔兹曼机（Boltzmann Machine）的物理退火算法（Simulated Annealing）的改进，以及利用随机游走和马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）方法对高维概率分布进行采样的工程实践。重点关注了如何控制和利用物理噪声以加速全局最优解的搜索过程。 6. 光学计算与信息处理加速： 聚焦于光子技术在信息处理速度和能效方面的优势。系统介绍了基于光的干涉、衍射和非线性效应实现的逻辑门和矩阵运算单元。深入探讨了相干光计算、深度学习中的全光神经网络（All-Optical Neural Networks）的架构设计，以及如何克服光场调控的非线性、相位稳定性等工程难题，以实现实时的、大规模的并行计算任务。 第三部分：基于物理机理的智能系统建模与控制 本部分关注如何将物理系统的建模能力与人工智能的决策能力相结合，构建高可靠性、可解释性的智能系统。 7. 物理信息神经网络（PINNs）的理论深化： 详细阐述了如何将偏微分方程（PDEs）作为硬约束融入神经网络的损失函数中，从而在数据稀疏的区域也能保持解的物理一致性。讨论了PINNs在复杂流体力学、材料科学模拟中的应用，并探讨了如何处理高维、非线性和随机微分方程的PINN扩展模型。内容包括自适应权重分配策略和物理残差的敏感性分析。 8. 复杂系统中的因果推断与结构发现： 探讨了如何利用信息科学工具，如互信息、传递熵（Transfer Entropy）等，从海量观测数据中反演出驱动复杂物理系统的潜在因果关系网络。重点分析了在存在观测噪声和延迟的情况下，如何区分相关性与真正的因果效应，以及如何将这些因果图嵌入到控制系统中，以实现对动力学过程的精确干预和优化控制。 9. 跨尺度信息传递与多物理场耦合优化： 研究了在微观（原子、分子尺度）、介观（晶粒、畴结构尺度）和宏观（器件、系统尺度）之间，信息是如何传递和耦合的。通过建立多尺度模型，探索如何利用AI技术优化跨尺度模拟的效率，例如，利用机器学习预测高保真模拟的参数空间，从而指导材料设计和新功能器件的开发。 总结与展望： 本卷内容不仅是对当前信息科学技术前沿成果的系统总结，更试图在前沿交叉地带播撒新的研究种子。它强调理解信息处理的物理本源，倡导构建充分利用物理规律和自然动力学的计算范式，为未来实现超高能效、高可靠性、强鲁棒性的智能信息系统提供了坚实的理论和方法基础。读者在阅读本卷后，将能对信息科学的未来发展方向获得深刻的理解和全面的把握。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对计算和信息处理交叉领域感兴趣的博士生，我密切关注着《信息科学技术学术著作丛书：量子光学》这本书。我特别感兴趣的是书中如何将量子光学的原理与现代信息科学技术相结合。例如，书中是否会详细探讨如何利用量子光学现象构建量子比特，以及如何实现量子门的逻辑操作？我希望能够看到关于量子通信协议，如量子密钥分发（QKD）的理论基础和实现方式的阐述，以及它在信息安全领域的潜在优势。此外，对于量子计算，书中是否会介绍基于光子的量子计算模型，例如线性的光学量子计算（LOQC）或测量型量子计算（MBQC）？理解这些内容将有助于我思考如何在信息科学的框架下，利用量子光学的独特能力来解决传统计算难题。我期待这本书能够为我提供新的视角，思考量子信息科学的发展方向。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对前沿科学充满好奇的研究生，我一直在寻找能够拓宽我视野、深化我理解的经典著作。《信息科学技术学术著作丛书：量子光学》这本书，光听名字就足以激起我探究的欲望。虽然我目前的研究方向主要集中在计算物理领域，但量子光学作为现代物理学的一个重要分支，其基础理论和技术突破无疑对包括我的领域在内的许多其他学科都产生了深远的影响。我尤其关注这本书是否能清晰地阐述量子光学中的核心概念，例如光子的量子性质、叠加态、纠缠态的产生与测量，以及这些现象如何在信息处理、通信和传感等领域找到实际应用。我对其中关于量子成像、量子加密以及量子计算的潜在实现路径的内容非常感兴趣。如果这本书能够提供一些前沿的研究案例，或者对未来量子光学的发展趋势进行一些深入的分析和预测，那将是锦上添花。我希望这本书能够像一位经验丰富的向导，带领我进入量子光学的美妙世界，让我能够更深刻地理解物质与光相互作用的微观本质，并从中汲取灵感，为我自己的研究带来新的启示。

评分☆☆☆☆☆

对于一个刚接触量子光学领域的研究生来说，一本好的入门读物至关重要。我希望《信息科学技术学术著作丛书：量子光学》能够提供一个循序渐进的学习路径，从最基本的光的波动性和粒子性 duality 入手，逐步深入到量子力学框架下的光学现象。我特别期待书中能够清晰地解释像玻尔兹曼分布、普朗克辐射定律、光电效应等奠定量子光学基础的关键实验和理论。如果书中能够提供丰富的插图、图表以及适量的数学推导，并且在关键概念的讲解上能有深入的剖析，而不是流于表面，那我将非常欣慰。此外，作为学术著作，我希望它能严谨准确，避免出现概念上的混淆或误导。我希望这本书能够帮助我建立起扎实的量子光学理论基础，让我能够自信地去阅读更深入的专业文献，并为日后的研究打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

在我看来，一本优秀的学术著作不仅在于其理论的深度，更在于其能够连接理论与实践的桥梁。我正在寻找关于《信息科学技术学术著作丛书：量子光学》中关于量子光学实验技术的部分。我非常好奇书中会详细介绍哪些经典的量子光学实验装置，例如单光子探测器、干涉仪、偏振片等核心器件的工作原理和性能指标。如果书中能够提供实验设计的思路、数据处理的方法，甚至是一些常见的实验难点和解决方案，那将极大地帮助我理解量子光学是如何在实验室中被验证和应用的。我尤其对书中是否会涵盖一些现代量子光学实验技术，如激光冷却、光镊、超快光谱学等内容感兴趣。能够从书中学习到如何设计和执行一项量子光学实验，并从中获得实际操作的经验，是我非常期待的。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对基础物理概念的哲学内涵和历史发展轨迹颇感兴趣的学者。在阅读《信息科学技术学术著作丛书：量子光学》时，我特别希望能够从中一窥量子光学领域是如何从经典物理的困境中诞生的。我好奇书中是否会回顾黑体辐射、光电效应、康普顿散射等关键实验，以及它们如何挑战了经典物理的解释能力。我也希望能够理解玻尔、爱因斯坦、狄拉克等伟大的物理学家是如何在量子光学领域做出奠基性的贡献。书中对于波粒二象性、量子叠加、量子纠缠等概念的引入，是否能够从历史的角度进行阐释，并强调它们对我们理解现实世界观产生的颠覆性影响？我希望这本书不仅能够提供科学知识，更能引发我对科学发展规律和思想演变的深刻思考，从而对量子光学的历史和哲学意蕴有更全面的认识。

评分☆☆☆☆☆

质量好，先放着以后看

评分☆☆☆☆☆

还是可以的

评分☆☆☆☆☆

正版的书，包装很好，京东商城就是这么放心

评分☆☆☆☆☆

孩子要的书，当科学家必备的。

评分☆☆☆☆☆

质量好，先放着以后看

评分☆☆☆☆☆

不错很好的书是正版的满意

评分☆☆☆☆☆

不错很好的书是正版的满意

评分☆☆☆☆☆

孩子要的书，当科学家必备的。

评分☆☆☆☆☆

孩子要的书，当科学家必备的。