Квантовая оптика
Язык преподавания
Английский
Семестр
весенний
Трудоемкость
6.00 з.е.
Аудиторная нагрузка
1 лекция, 1 практика в неделю
Итоговый контроль
экзамен

Целью данного курса является знакомство студентов с основными понятиями квантовой оптики и рассмотрение базовых задач.  Мы подробно изучим эффекты, связанные с квантовой природа света, рассмотрим механизм взаимодействия света с веществом, а также узнаем как это взаимодействие может быть усилено с помощью микро- и нанорезонаторов. В курсе будут представлены не только основные теоретические модели, но также и ключевые экспериментальные методы.

Содержание курса

Часть I. Взаимодействие света с веществом: полуклассический подход. 

  • Двухуровневая система в поле световой волны. 
  • Матрица плотности: от общих свойств до двухуровневой системы. 
  • Взаимодействие света с трехуровневой системой.

 Часть II. Квантовая природа света. 

  • Вторичное квантование электромагнитного поля. 
  • Фоковские и когерентные состояния света. 
  • Квантовый шум и сжатые состояния. 
  • Когерентность света и детектирование фотонов.

Часть III. Взаимодействие света с веществом: квантовая картина. 

  • Двухуровневая система в квантованном поле. 
  • Модель Джейнса-Каммингса. Поляритоны.
  • Спонтанная релаксация поля: модель Вайскопфа-Вигнера.
  • Локальная плотность фотонных состояний и эффект Парселла. 
  • Оптические резонаторы. 
  • Флуктуации поля и уравнения Ланжевена. 
  • Квантовая теория релаксации. Уравнение Линдблада. 
  • Атом в резонаторе с потерями: сильная и слабая связь

Дополнительные темы. 

  • Квантовое запутывание.
  • Неравенства Белла. 
  • Лазерное охлаждение и ультрахолодные атомы. 
  • Оптические силы связанные с флуктуациями поля. 
  • Локальные операторы поля. Квантование света в среде с дисперсией и потерями.