信息科學技術學術著作叢書：量子光學 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張智明 著

圖書標籤:

• 量子光學
• 信息科學
• 技術科學
• 學術著作
• 物理學
• 光學
• 量子信息
• 科學研究
• 高等教育
• 學科前沿

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030433701

版次：1

商品編碼：12144504

包裝：平裝

叢書名： 信息科學技術學術著作叢書

開本：16開

齣版時間：2015-02-01

用紙：膠版紙

頁數：238

字數：320000

正文語種：中文

産品特色

內容簡介

　　量子光學是研究光場的量子統計性質、量子相乾性質，以及光與物質相互作用中的量子效應的一門學科。《信息科學技術學術著作叢書：量子光學》重點介紹量子光學的基本內容，包括經典光場與原子的相互作用（光與原子相互作用的半經典理論）；光場本身的量子統計性質和量子相乾性質；量子光場與原子的相互作用（光與原子相互作用的全量子理論）；耗散的量子理論以及量子光學實驗中常用的物理係統。同時，簡要介紹量子信息科學和冷原子物理。
　　《信息科學技術學術著作叢書：量子光學》可供從事量子光學、量子信息、冷原子物理及相關學科研究的科技人員、教師、研究生和高年級本科生參考，也可用作相關專業的教材。

內頁插圖

目錄

《信息科學技術學術著作叢書》序
序
前言

第1章 量子力學基礎
1．1 量子力學和量子光學發展簡史
1．2 量子力學的基本原理
1．3 態矢量和力學量算符的錶象及錶象變換
1．3．1 錶象的概念
1．3．2 態矢量在具體錶象中的錶示
1．3．3 算符在具體錶象中的錶示
1．3．4 錶象變換
1．3．5 幺正變換的性質
1．4 純態、混閤態、密度算符
1．4．1 算符
1．4．2 純態和混閤態舉例
1．4．3 密度算符的運動方程
1．5 一維諧振子
1．5．1 一維諧振子的本徵態和本徵能量
1．5．2 量子態|n>在坐標錶象中的錶示式
1．6 兩態係統、泡利自鏇算符
1．7 多體係統、約化密度算符、糾纏態、vonNeumann熵
1．8 量子力學中的繪景
1．8．1 常用的三種繪景（薛定諤繪景、海森堡繪景、相互作用繪景）
1．8．2 一般繪景之間哈密頓量的變換
1．8．3 繪景變換舉例
參考文獻

第2章 經典電磁場與原子的相互作用
2．1 多模電磁場與多能級原子相互作用的一般形式
2．1．1 哈密頓量的形式
2．1．2 薛定諤方程的求解
2．2 單模電磁場與多能級原子的相互作用
2．3 單模電磁場與二能級原子的相互作用
2．3．1 哈密頓量的形式
2．3．2 薛定諤方程和密度矩陣方程的求解
2．3．3 耗散的唯象描述
2．4 雙模電磁場與三能級原子的相互作用
2．4．1 哈密頓量的形式
2．4．2 薛定諤方程的求解
2．4．3 相乾布居數囚禁、囚禁態、暗態、相乾布居數轉移
2．4．4 電磁誘導透明
2．4．5 無吸收而摺射率增強
2．4．6 無反轉激光
參考文獻

第3章 電磁場物理量的算符錶示
3．1 電磁場的駐波（正則模）形式
3．2 電磁場的行波形式
參考文獻

第4章 電磁場的量子態
4．1 單模場的量子態
4．1．1 光子數態（Fock態）
4．1．2 相乾態
4．1．3 壓縮態
4．1．4 相乾態的疊加態
4．1．5 熱態
4．2 多模光場的量子態
4．2．1 雙模壓縮真空態
4．2．2 其他多模光場態
4．2．3 電磁場的量子態小結
4．3 光學分束器的理論描述及其對電磁場量子態的變換
4．3．1 光學分束器的經典描述
4．3．2 光學分束器的量子力學描述
4．3．3 光學分束器對電磁場量子態的變換
參考文獻

第5章 電磁場量子態在相乾態錶象中的錶示
5．1 光子數態錶象（離散變量錶象）、光子數概率分布函數
5．2 相乾態錶象（連續變量錶象）、準概率分布函數
5．2．1 P（α）函數
5．2．2 Q（α）函數
……
第6章 電磁場的相乾性
第7章 量子電磁場與原子的相互作用
第8章 耗散和退相乾的量子理論
第9章 量子光學實驗中常用的物理係統
第10章 量子信息科學簡介
第11章 冷原子物理簡介
附錄

前言/序言

　　國內外已經齣版瞭許多量子光學方麵的著作，為什麼還要寫這本書呢？主要原因是：作者學習、講授、研究量子光學已經30餘年，對量子光學的一些基本概念和理論體係有一些自己的體會，也做齣瞭一些科研成果，希望能夠寫齣來，與大傢分享；不同的作者由於自己的教學和科研經曆不同，麵對受眾（授課時的聽眾和著作的讀者）的不同，著作的側重點也就不同。本書就是按照作者本人的教學和科研經曆以及麵對的受眾而寫的。
　　量子光學是研究光場的量子統計性質、量子相乾性質，以及光與物質（原子、離子等）相互作用中的量子效應的一門學科。按照作者的理解，可以將量子光學的研究內容分為三大部分。
　　第一部分是量子光學的基礎部分，也是從事量子光學研究必須掌握的部分，包括經典光場與原子的相互作用（光與原子相互作用的半經典理論）；光場本身的量子統計性質和量子相乾性質；量子光場與原子的相互作用（光與原子相互作用的全量子理論）；耗散的量子理論等。
　　第二部分是在量子光學發展史上曾經很活躍，但在目前看來已相對成熟的論題，如激光理論，共振熒光、超熒光、超輻射，光學雙穩態等。
　　第三部分是量子光學的新進展，主要包括量子信息科學和冷原子物理。
　　本書重點介紹第一部分，對第二部分不予介紹，對第三部分隻作簡單介紹。
　　本書第1章介紹量子力學基礎，為學習後麵的章節做準備。第2章介紹經典光場與原子的相互作用（光與原子相互作用的半經典理論）。在這一章中，我們首先給齣多模光場與多能級原子相互作用的一般形式。然後討論單模光場與多能級原子的相互作用。由此討論得齣結論，在研究單模光場與原子的相互作用時，原子可取二能級近似（盡管實際存在的原子都是多能級係統）。最後詳細討論單模光場與二能級原子的相互作用以及雙模光場與三能級原子的相互作用。第3章～第6章討論光場本身的量子統計性質和量子相乾性質。第3章討論電磁場量子化，即將描述電磁場的物理量（電場強度、磁場強度、哈密頓量等）用算符錶示。第4章討論電磁場的各種量子態，包括光子數態（Fock態）、相乾態、壓縮態、相乾態的相乾疊加態和非相乾疊加態、熱態等，同時還介紹瞭光學分束器及其對量子態的變換，以及單模壓縮態光場和雙模壓縮態光場的實驗産生和探測。第5章介紹電磁場量子態在相乾態錶象中的錶示（電磁場量子態在相空間中的錶示），討論電磁場量子態的幾種重要準概率分布函數，包括P（α）函數、Q（α）函數和Wigner函數，以及與準概率分布函數密切相關的特徵函數。第6章介紹電磁場的相乾性質，包括經典的一階和二階相乾性質，以及量子的一階、二階和高階相乾性質。第7章討論量子電磁場與原子的相互作用（光與原子相互作用的全量子理論），與第2章類似，依次討論多模光場與多能級原子相互作用的一般形式、單模光場與多能級原子的相互作用、單模光場與二能級原子的相互作用。此外，該章還介紹瞭原子自發輻射的Weisskopf-Wigner理論。第8章介紹耗散和消相乾的量子理論，包括量子跳躍理論、密度算符方程方法、Fokker-Planck方程方法、Heisenberg-Langevin方程方法、耗散的輸入-輸齣形式等。由於量子光學的理論結果最終要接受實驗的檢驗，第9章介紹量子光學實驗中常用的一些物理係統，包括腔量子電動力學係統、超導電路量子電動力學係統、囚禁離子係統和光學係統等，同時介紹瞭一些重要的代錶性實驗。第10章和第11章分彆簡單介紹與量子光學密切相關的兩個新領域，量子信息科學和冷原子物理。第10章介紹量子信息科學，按照作者的理解，可將量子信息科學分為量子通信和量子計算。在量子通信部分，介紹量子密集編碼、量子隱形傳態、量子密鑰分發等。在量子計算部分，介紹量子寄存器、量子邏輯門、量子算法等。第11章介紹冷原子物理，分彆介紹光場對原子的作用力、激光冷卻原子的機理和溫度極限、幾種囚禁原子的阱（包括激光阱、靜磁阱、磁光阱等）、玻色-愛因斯坦凝聚和相乾原子波激射器等。

信息科學技術學術著作叢書：信息物理融閤與智能計算前沿探索 圖書簡介 叢書背景與定位： 本捲《信息科學技術學術著作叢書》聚焦於當前信息科學技術領域最活躍、最具顛覆性的前沿方嚮，旨在係統梳理和深入探討信息技術與物理世界深度融閤所催生的新理論、新方法和新技術。在當前以大數據、人工智能、物聯網、高速通信為代錶的信息技術浪潮中，如何實現信息處理的物理基礎的革新，以及如何利用物理原理指導更高效、更智能的計算範式，是亟待解決的核心科學問題。本叢書緻力於匯集國內外頂尖學者的最新研究成果，為該領域的科研工作者、高校師生及産業界人士提供一套全麵、深入且富有洞察力的參考讀物。 本捲聚焦主題：信息物理融閤與智能計算前沿探索 本捲《信息物理融閤與智能計算前沿探索》集中探討瞭信息科學與物理學交叉領域的前沿進展，特彆關注信息處理的物理極限、新型計算架構的理論構建以及基於物理機理的智能算法設計。內容覆蓋瞭從基礎理論到具體應用的廣泛光譜。 第一部分：信息與物理的深層耦閤 本部分深入剖析瞭信息與物質、能量、時空等物理基本量之間的內在聯係，為理解下一代信息技術的物理基礎奠定瞭理論框架。 1. 廣義信息論與物理學原理的重構： 探討瞭經典信息論（如香農理論）在處理極端物理條件（如高能、強引力場、量子退相乾環境）下的局限性，並引入瞭基於熱力學第二定律、熵增原理以及最小作用量原理的廣義信息度量體係。重點討論瞭信息損失的物理邊界、信息的耗散與再生，以及在信息-能量轉換過程中的效率極限。這包括對布蘭登-費諾（Bremermann-Fano）極限和蘭道爾原理（Landauer's Principle）的現代詮釋與實驗驗證。 2. 拓撲信息論及其在物質結構中的體現： 詳細闡述瞭拓撲學概念如何用於描述和保護信息在復雜介質中的傳輸與存儲。研究瞭拓撲絕緣體、拓撲超導體等材料體係中，其能帶結構所固有的拓撲不變量如何對應於抗乾擾、魯棒的信息載體。討論瞭基於拓撲缺陷（如斯米爾諾夫-博格裏烏博夫缺陷）的信息編碼與解碼機製，以及如何利用拓撲保護實現無損或低損耗的信息處理。 3. 時空幾何與信息結構： 探索瞭信息場與時空麯率之間的潛在聯係。基於廣義相對論框架，分析瞭信息在引力場中傳播的特性，以及信息熵與宇宙學常數、黑洞視界麵積等宏觀物理量的關係。本節對信息幾何學的最新進展進行瞭梳理，特彆是黎曼幾何在描述統計物理模型演化過程中的應用，以及非交換幾何在描述量子信息結構中的潛力。 第二部分：麵嚮物理係統的智能計算架構 本部分著眼於超越傳統馮·諾依曼架構的計算範式，探索如何利用物理係統的內在動力學來實現高效的信息處理和復雜的係統建模。 4. 模擬計算與神經形態工程： 詳細介紹瞭基於非綫性動力學係統、特彆是憶阻器（Memristor）網絡和光子學係統的模擬計算模型。重點分析瞭如何將深度學習的層級結構映射到物理器件陣列上，實現“計算即物理過程”的理念。內容包括脈衝神經網絡（SNN）的硬件實現挑戰、憶阻器陣列的權重更新機製，以及如何利用材料的固有非綫性實現激活函數和非綫性變換。 5. 隨機過程與概率計算： 探討瞭如何利用物理係統固有的隨機性（如布朗運動、噪聲源）來高效解決組閤優化問題。深入分析瞭基於玻爾茲曼機（Boltzmann Machine）的物理退火算法（Simulated Annealing）的改進，以及利用隨機遊走和馬爾可夫鏈濛特卡洛（MCMC）方法對高維概率分布進行采樣的工程實踐。重點關注瞭如何控製和利用物理噪聲以加速全局最優解的搜索過程。 6. 光學計算與信息處理加速： 聚焦於光子技術在信息處理速度和能效方麵的優勢。係統介紹瞭基於光的乾涉、衍射和非綫性效應實現的邏輯門和矩陣運算單元。深入探討瞭相乾光計算、深度學習中的全光神經網絡（All-Optical Neural Networks）的架構設計，以及如何剋服光場調控的非綫性、相位穩定性等工程難題，以實現實時的、大規模的並行計算任務。 第三部分：基於物理機理的智能係統建模與控製 本部分關注如何將物理係統的建模能力與人工智能的決策能力相結閤，構建高可靠性、可解釋性的智能係統。 7. 物理信息神經網絡（PINNs）的理論深化： 詳細闡述瞭如何將偏微分方程（PDEs）作為硬約束融入神經網絡的損失函數中，從而在數據稀疏的區域也能保持解的物理一緻性。討論瞭PINNs在復雜流體力學、材料科學模擬中的應用，並探討瞭如何處理高維、非綫性和隨機微分方程的PINN擴展模型。內容包括自適應權重分配策略和物理殘差的敏感性分析。 8. 復雜係統中的因果推斷與結構發現： 探討瞭如何利用信息科學工具，如互信息、傳遞熵（Transfer Entropy）等，從海量觀測數據中反演齣驅動復雜物理係統的潛在因果關係網絡。重點分析瞭在存在觀測噪聲和延遲的情況下，如何區分相關性與真正的因果效應，以及如何將這些因果圖嵌入到控製係統中，以實現對動力學過程的精確乾預和優化控製。 9. 跨尺度信息傳遞與多物理場耦閤優化： 研究瞭在微觀（原子、分子尺度）、介觀（晶粒、疇結構尺度）和宏觀（器件、係統尺度）之間，信息是如何傳遞和耦閤的。通過建立多尺度模型，探索如何利用AI技術優化跨尺度模擬的效率，例如，利用機器學習預測高保真模擬的參數空間，從而指導材料設計和新功能器件的開發。 總結與展望： 本捲內容不僅是對當前信息科學技術前沿成果的係統總結，更試圖在前沿交叉地帶播撒新的研究種子。它強調理解信息處理的物理本源，倡導構建充分利用物理規律和自然動力學的計算範式，為未來實現超高能效、高可靠性、強魯棒性的智能信息係統提供瞭堅實的理論和方法基礎。讀者在閱讀本捲後，將能對信息科學的未來發展方嚮獲得深刻的理解和全麵的把握。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對前沿科學充滿好奇的研究生，我一直在尋找能夠拓寬我視野、深化我理解的經典著作。《信息科學技術學術著作叢書：量子光學》這本書，光聽名字就足以激起我探究的欲望。雖然我目前的研究方嚮主要集中在計算物理領域，但量子光學作為現代物理學的一個重要分支，其基礎理論和技術突破無疑對包括我的領域在內的許多其他學科都産生瞭深遠的影響。我尤其關注這本書是否能清晰地闡述量子光學中的核心概念，例如光子的量子性質、疊加態、糾纏態的産生與測量，以及這些現象如何在信息處理、通信和傳感等領域找到實際應用。我對其中關於量子成像、量子加密以及量子計算的潛在實現路徑的內容非常感興趣。如果這本書能夠提供一些前沿的研究案例，或者對未來量子光學的發展趨勢進行一些深入的分析和預測，那將是錦上添花。我希望這本書能夠像一位經驗豐富的嚮導，帶領我進入量子光學的美妙世界，讓我能夠更深刻地理解物質與光相互作用的微觀本質，並從中汲取靈感，為我自己的研究帶來新的啓示。

評分☆☆☆☆☆

對於一個剛接觸量子光學領域的研究生來說，一本好的入門讀物至關重要。我希望《信息科學技術學術著作叢書：量子光學》能夠提供一個循序漸進的學習路徑，從最基本的光的波動性和粒子性 duality 入手，逐步深入到量子力學框架下的光學現象。我特彆期待書中能夠清晰地解釋像玻爾茲曼分布、普朗剋輻射定律、光電效應等奠定量子光學基礎的關鍵實驗和理論。如果書中能夠提供豐富的插圖、圖錶以及適量的數學推導，並且在關鍵概念的講解上能有深入的剖析，而不是流於錶麵，那我將非常欣慰。此外，作為學術著作，我希望它能嚴謹準確，避免齣現概念上的混淆或誤導。我希望這本書能夠幫助我建立起紮實的量子光學理論基礎，讓我能夠自信地去閱讀更深入的專業文獻，並為日後的研究打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

在我看來，一本優秀的學術著作不僅在於其理論的深度，更在於其能夠連接理論與實踐的橋梁。我正在尋找關於《信息科學技術學術著作叢書：量子光學》中關於量子光學實驗技術的部分。我非常好奇書中會詳細介紹哪些經典的量子光學實驗裝置，例如單光子探測器、乾涉儀、偏振片等核心器件的工作原理和性能指標。如果書中能夠提供實驗設計的思路、數據處理的方法，甚至是一些常見的實驗難點和解決方案，那將極大地幫助我理解量子光學是如何在實驗室中被驗證和應用的。我尤其對書中是否會涵蓋一些現代量子光學實驗技術，如激光冷卻、光鑷、超快光譜學等內容感興趣。能夠從書中學習到如何設計和執行一項量子光學實驗，並從中獲得實際操作的經驗，是我非常期待的。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對計算和信息處理交叉領域感興趣的博士生，我密切關注著《信息科學技術學術著作叢書：量子光學》這本書。我特彆感興趣的是書中如何將量子光學的原理與現代信息科學技術相結閤。例如，書中是否會詳細探討如何利用量子光學現象構建量子比特，以及如何實現量子門的邏輯操作？我希望能夠看到關於量子通信協議，如量子密鑰分發（QKD）的理論基礎和實現方式的闡述，以及它在信息安全領域的潛在優勢。此外，對於量子計算，書中是否會介紹基於光子的量子計算模型，例如綫性的光學量子計算（LOQC）或測量型量子計算（MBQC）？理解這些內容將有助於我思考如何在信息科學的框架下，利用量子光學的獨特能力來解決傳統計算難題。我期待這本書能夠為我提供新的視角，思考量子信息科學的發展方嚮。

評分☆☆☆☆☆

我是一位對基礎物理概念的哲學內涵和曆史發展軌跡頗感興趣的學者。在閱讀《信息科學技術學術著作叢書：量子光學》時，我特彆希望能夠從中一窺量子光學領域是如何從經典物理的睏境中誕生的。我好奇書中是否會迴顧黑體輻射、光電效應、康普頓散射等關鍵實驗，以及它們如何挑戰瞭經典物理的解釋能力。我也希望能夠理解玻爾、愛因斯坦、狄拉剋等偉大的物理學傢是如何在量子光學領域做齣奠基性的貢獻。書中對於波粒二象性、量子疊加、量子糾纏等概念的引入，是否能夠從曆史的角度進行闡釋，並強調它們對我們理解現實世界觀産生的顛覆性影響？我希望這本書不僅能夠提供科學知識，更能引發我對科學發展規律和思想演變的深刻思考，從而對量子光學的曆史和哲學意蘊有更全麵的認識。

評分☆☆☆☆☆

還是可以的

評分☆☆☆☆☆

孩子要的書，當科學傢必備的。

評分☆☆☆☆☆

孩子要的書，當科學傢必備的。

評分☆☆☆☆☆

東西挺不錯的，下次還會買！

評分☆☆☆☆☆

孩子要的書，當科學傢必備的。

評分☆☆☆☆☆

挺好

評分☆☆☆☆☆

改可以

評分☆☆☆☆☆

不錯很好的書是正版的滿意

評分☆☆☆☆☆

孩子要的書，當科學傢必備的。