Kvantová optika
Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah |
---|---|---|---|
12KVO | Z,ZK | 4 | 3+1 |
- Garant předmětu:
- Ivan Richter
- Přednášející:
- Miroslav Dvořák, Ivan Richter
- Cvičící:
- Miroslav Dvořák, Ivan Richter
- Předmět zajišťuje:
- katedra laserové fyziky a fotoniky
- Anotace:
-
Přednáška pojednává o pokročilejších partiích kvantové optiky a navazuje na předchozí kurs Kvantová elektronika. Zabývá se zejména statistickými vlastnostmi záření, koherentními stavy elektromagnetického pole, kvantovým popisem optického záření, zvláštními stavy pole, zavádí kvazidistribuční a charakteristické funkce. Stěžejní partie dále představují Diracova teorie interakce kvantovaného elektromagnetického záření s kvantovou soustavou (teorie absorpce a emise) a kvantová teorie rozptylu optického záření atomem (Rayleighův, Thomsonův, Ramanův, rezonanční fluorescence). Pozornost dále věnuje zejména kvantové teorii koherence (kvantová teorie optické detekce, kvantové korelační funkce), v relaci s teorií klasickou. Přednáška se dále zabývá zobecněnou teorií koherence vyšších řádů, koherenčními vlastnosti zvláštních polí, kvantovou teorií tlumení (tlumený kvantový harmonický oscilátor, Heisenberg-Langevinův přístup). Pozornost je věnována přehledu neklasických měřících metod (fotopulsní statistika, intenzitní interferometrie, Brown-Twissův jev, hvězdný korelační interferometr, korelační spektroskopie), možnostem měření kvantového stavu světla, i některým vybraným partií moderní kvantové optiky (stlačené stavy, entanglované stavy). Součástí přednášky jsou pravidelná cvičení s praktickými příklady.
- Požadavky:
-
Předpokladem pro studium předmětu je absolvování předmětu Kvantová mechanika (02KVAN) a Kvantová elektronika (12KVEN), resp. ekvivalentních kurzů.
- Osnova přednášek:
-
1. Koherentní stavy elektromagnetického pole, kvantový popis optického záření, kvazidistribuční funkce.
2. Vybrané kvantové stavy pole - koherentní stav, ideální laser, rovnovážné záření, tepelné záření.
3. Diracova teorie interakce kvantovaného elektromagnetického záření s kvantovou soustavou.
4. Kvantová teorie rozptylu záření atomem, Kramers - Heisenbergův účinný průřez rozptylu, příklady rozptylů.
5. Kvantová teorie optické detekce, jednoatomový a mnohoatomový dvouhladinový absorpční / emisní detektor.
6. Kvantová teorie koherence, kvantové korelační funkce, zobecněná teorie koherence - koherence vyšších řádů.
7. Základy kvantové teorie tlumení, tlumený kvantový harmonický oscilátor, Heisenberg-Langevinův přístup.
8. Neklasické stavy světla - přehled, klasifikace, entanglované stavy, problém kvantové fáze, stlačené stavy.
9. Fotodetekční rovnice, neklasické měřící metody, měření kvantového stavu světla.
10. Moderní kvantová optika, EPR paradox, Bellovy nerovnosti, entanglované stavy, kvantová kryptografie.
- Osnova cvičení:
-
Praktické příklady a výpočty vybraných problémů v oblastech:
1. Kvantový popis optického záření pomocí kvazidistribučních funkcí, aplikace na vybrané kvantové stavy světla.
2. Aplikace Diracovy teorie interakce kvantovaného světla s kvantovou soustavou pro vybrané stavy pole.
3. Aplikace Kramers - Heisenbergova účinného průřezu rozptylu na rozptyl Rayleighův, Thomsonův a Ramanův.
4. Aplikace kvantové teorie optické detekce.
5. Výpočty a aplikace kvantových korelačních funkcí, fotodetekční rovnice.
6. Aplikace kvantové teorie tlumení.
- Cíle studia:
-
Znalosti:
Základní i pokročilé znalosti z oblasti kvantové optiky, jejích metodách a postupech, jak teoretických, tak praktických, v návaznosti na metodiku i poznatky z Kvantové elektroniky.
Schopnosti:
Orientace v problematice kvantové elektroniky, schopnost vytvoření nadhledu, praktická aplikace a porozumění základním principům kvantové optiky a jejich aplikace v praxi.
- Studijní materiály:
-
Povinná literatura
[1] Mandel L.: Wolf E.: Optical Coherence and Quantum Optics, Cambridge University Press, 1995.
[2] Louisell W. H.: Quantum Statistical Properties of Radiation, J. Wiley & Sons, London, 1973.
[3] Vrbová, M.: Kvantová teorie koherence, interní učební materiál, KFE FJFI, 1997.
Doporučená literatura:
[4] Peřina J.: Coherence of Light, Dordrecht Reidel Publishing Company, 1985.
[5] Peng J.S., Li G. X.: Introduction to Modern Quantum Optics, World Scientific, 1998.
[6] C. C. Tannoudji, J.D. Roc, G. Grynberg, Photons and atoms - introduction to quantum electrodynamics, Atom-photon interactions - basic processes and applications, J. Wiley & Sons, New York, 2003.
- Poznámka:
-
od 23/24 jen Erasmus
- Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:
- Rozvrh není připraven
- Rozvrh na letní semestr 2024/2025:
- Rozvrh není připraven
- Předmět je součástí následujících studijních plánů: