URSS.ru - Издательская группа URSS. Научная и учебная литература
Об издательстве Интернет-магазин Контакты Оптовикам и библиотекам Вакансии Пишите нам
КНИГИ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ


 
Вернуться в: Каталог  
Обложка Килин С.Я. Квантовая оптика: поля и их детектирование
Id: 15490
 
263 руб.

Квантовая оптика: поля и их детектирование. Изд.2

URSS. 2003. 176 с. Мягкая обложка. ISBN 5-354-00442-X.

 Аннотация

Книга посвящена принципиальным вопросам современной квантовой оптики, связанным с существованием и детектированием сугубо квантовых состояний поля --- состояний, не имеющих классического аналога. Впервые детально рассмотрены проблемы сжатых состояний оптических полей, использование которых должно обеспечить значительный прогресс в увеличении точности оптических измерений и передаче оптической информации. Изложены теория непрерывных квантовых измерений и элементы теории квантовых неразрушающих измерений, необходимых для детектирования и создания сжатых субпуассоновских состояний, обладающих свойством антигруппировки фотонов.

Рассчитана на специалистов в области нелинейной и квантовой оптики, лазерной спектроскопии, квантовой электроники, а также аспирантов и студентов соответствующих специальностей.


 Оглавление

Предисловие
Глава 1. Оптические корреляционные измерения
 1.1.Постановка проблемы
 1.2.Идеальный квантовомеханический детектор фотонов. Корреляционная функция первого порядка
 1.3.Корреляционные функции интенсивностей
 1.4.Обобщение. Полевой производящий функционал
 1.5.Квантование электромагнитного поля. Спектральные корреляционные функции
Глава 2. Возможные состояния одной моды поля
 2.1.Фоковское представление
 2.2.P-представление Глаубера
 2.3.Конкретные состояния одномодовых полей
Глава 3. Когерентность полевых состояний. Когерентность первого порядка
 3.1.Введение понятия когерентности полевых состояний. Степень когерентности
 3.2.Когерентность первого порядка (моды когерентности, время и длина, площадь и объем когерентности)
  Свободные поля
  Поля с источниками
Глава 4. Когерентность второго порядка (корреляция интенсивностей, группировка, антигруппировка фотонов, сжатые состояния)
 4.1.Одномодовые поля
 4.2.Многомодовые поля
  Статистически независимые моды свободного поля, находящиеся в некогерентных состояниях
  Многомодовые состояния свободных полей с межмодовой (фазовой) корреляцией
 4.3.Сжатые состояния
  Одномодовые сжатые состояния
  Многомодовые сжатые состояния (моды сжатия, спектр сжатия)
Глава 5. Статистика фотоотсчетов (теория непрерывных квантовых измерений)
 5.1.Общая теория непрерывного фотодетектирования (два типа условных вероятностей появления фотоотсчетов, модификация формулы Манделя)
 5.2.Детектирование свободных одномодовых полей (квантовые скачки, моделирование реализаций фотоотсчетов)
 5.3.Свободные многомодовые поля
  Многомодовые поля с высокой временной когерентностью за время наблюдения
  Многомодовые поля с заданной поляризацией, высокой пространственной и произвольной временной когерентностью за время регистрации
 5.4.Квантовые неразрушающие измерения
Литература

 Предисловие

Облик современной квантовой оптики изменяется очень быстро. Если двадцать лет назад еще нельзя было говорить о квантовой оптике как о вполне определившейся области исследований, то теперь благодаря стремительному развитию, особенно в последние пять-шесть лет, квантовая оптика стала развитой областью, связанной методологически с квантовой электродинамикой, квантовой статистической физикой, нелинейной оптикой.

Предметом изучения в квантовой оптике являются в первую очередь проявления в оптических экспериментах квантовых эффектов -- эффектов, которые нельзя описать, используя основанный на принципе соответствия полуклассический подход, когда поле рассматривается как классический объект, а вещество -- как квантовый. Причем квантовое описание вещества ограничивается средними значениями величин, без рассмотрения квантовых флуктуации. Именно на основе такого подхода, сохраняющего аппарат классической физики -- уравнения Максвелла, дополненные уравнениями для среднего значения поляризации среды, были изучены многочисленные нелинейные и когерентные явления в оптике (см. монографии [1--14] в списке литературы к предисловию).

Квантовые флуктуации, внутренне присущие квантовым объектам флуктуации физических величин при повторных измерениях, а также флуктуации, вызванные невозможностью точного измерения двух некоммутирующих величин, требуют для своего описания последовательно квантового подхода. Такой общий подход к исследованию квантовых состояний свободно распространяющихся полей на основе измерений различных корреляционных функций поля был разработан в конце 60-х годов в связи с появлением принципиально новых источников света -- лазеров и развитием техники счета фотонов. Исследования этого периода нашли отражение в монографии Клаудера и Сударшана [15], курсе лекций Глаубера [16], обзоре Вольфа и Манделя [17], монографии Перины [18]. Однако в работах этого периода, а также в последовавших за ними работах по теории когерентности лазерного света, обобщенных в лекциях Арекки, Скалли, Хакена, Вайдлиха [19], монографиях Лэкса [20], Лоудона [21], Ахманова и Чиркина [22], Гордова и Творогова [23], Ахманова, Дьякова и Чиркина [24], изучались, как правило, состояния поля, которые имеют классический аналог, а следовательно, могут быть описаны без обращения к квантовой теории -- на основе классических методов. Исследования квантовых особенностей оптических полей были скорее исключением в ряду этих работ.

Существенно новый этап в развитии квантовой оптики начался в конце 70-х -- начале 80-х годов. Теоретические исследования статистических свойств (особенно фазовых характеристик) оптических полей, создаваемых в конкретных процессах взаимодействия с веществом, одновременно с технической разработкой источников света с разнообразными статистическими свойствами, изменяемыми при нелинейных преобразованиях, привели к переосмыслению принципа неопределенности Гейзенберга и развитию концепции сжатых состояний поля. Кроме того, прогресс в технике оптических измерений, а также потребности, предъявляемые к точности современных прецизионных измерений, таких как измерения гравитационных волн, сделали актуальной задачу о достижении минимально возможных флуктуации при передаче и преобразовании полей и о целенаправленном воздействии на квантовые шумы с целью их уменьшения. В связи с этой задачей потребовалось пересмотреть многие вопросы, касающиеся создания состояний полей, не имеющих классического аналога -- субпуассоновских состояний, проявляющих свойство антигруппировки фотонов, а также вопросы регистрации полей (регистрация квадратурных компонент поля и их флуктуации; влияние на измеряемое поле процесса фотодетектирования -- процесса непрерывного квантового измерения; возможность измерения физической величины, при котором состояние системы, относящееся к измеряемой величине, не меняется -- неразрушающего квантового измерения). Литература по этим вопросам вряд ли доступна читателю, приступающему к изучению квантовой оптики. Кроме того, многие из отмеченных выше проблем квантовой оптики не отражены в монографиях.

Настоящая книга задумана как введение в современную квантовую оптику, которое позволило бы читателю не только составить представление о достижениях этой области науки, но и дало бы возможность достичь (после прочтения с минимальным числом обращении к дополнительной литературе) того теоретического уровня, который необходим для проведения исследований в квантовой оптике. Именно этим и определялся выбор материала и литературы для цитирования.

Для достижения цели наиболее кратким путем из общей квантово-оптической задачи (генерации квантовых полей конкретными источниками, их распространения и взаимодействия с детектирующей системой) была выбрана для изложения одна часть: описание квантовых свойств свободных оптических полей и их регистрация. Из второй части (создание и преобразование квантовых оптических полей в конкретных процессах взаимодействия света с веществом) в книгу включены только общие вопросы, без которых нельзя изложить рассматриваемые проблемы. Однако детальному изложению этой части задачи автор предполагает посвятить отдельную монографию. Некоторые вопросы преобразования квантовых оптических полей можно найти в монографиях Люиселла [25], Клышко [26], Лоудона [21], Перины [27].

При составлении списка литературы автор стремился привести работы обзорного характера, пионерские и некоторые работы, касающиеся современного этапа развития квантовой оптики, чтобы помочь читателю ориентироваться в литературе, относящейся к области исследований, далеких от завершения.

Автор считает своим долгом отметить значительное влияние, которое оказали на него многочисленные беседы с Б.И.Степановым -- выдающимся ученым, стоявшим у истоков современной спектроскопии и квантовой электроники. Без его внимания к проблемам квантовой оптики и его убежденности в том, что длительная научная работа должна завершаться написанием монографии, эта книга вряд ли появилась бы.

Автор признателен П.А.Апанасевичу за поддержку исследований в области квантовой оптики, а также за труд по редактированию данной монографии.

 
© URSS 2016.

Информация о Продавце