QUANTUM OPTICS II

Místo a čas konání: Každé úterý v 9:50 v atelieru FU, cvičení tamtéž v 11:30 hod 
Termíny zkoušek: po dohodě, v místnosti F247, Ke Karlovu 3 


Sylabus přednášky

  1. Klasická teorie fluktuací 
    Původ fluktuací záření plynu, bezrozměrná intenzita, vztah mechanismu fluktuací a tvaru emisní/absorpční čáry. Polopropustné zrcátko, rovnice navazování; Mach-Zehnderův interferometr, zavedení korelace prvního řádu a klasifikace koherence prvního řádu. Korelace prvního řádu srážkově rozfázovaného světla, korelace prvního řádu Dopplerovsky rozfázovaného světla. Hanbury-Brown-Twissův interferometr, Korelace druhého řádu, vlastnosti korelační funkce druhého řádu, vztah korelace prvního a druhého řádu pro soubor nezávislých zářičů. Korelace druhého řádu pro laser, složené světlo dvou laserů a širokopásmový laser. 
  2. Kvantová teorie fluktuací 
    Operátor intenzity, kvantové měření, semiklasická teorie detekce optických polí, odvození Poissonova rozdělení počtu detekcí; Kvantové zobecnění korelačních funkcí 1. a 2. řádu; Kvantový šum, Heisenbergovy relace neurčitosti, šum vakua, šum koherentních stavů, šum kvadratur, vlastnosti rozdělení počtu fotonů v koheretním stavu (“Poissonovskost”); Statistické vlastnosti světla - bunching, anti-bunching, vztah ke korelačním funkcím, statistiky - Fanův faktor
  3. Jednomodové světlo
    Korelace jednomodového světla, korelační funkce druhého řádu pro jednomodové světlo, korelace druhého řádu a šum pro stav s ostrým počtem fotonů, pro stlačené stavy, statistické vlastnosti stlačených stavů, vlastnosti stlačeného koherentního stavu.
  4. Chaotické světlo
    Chaotické světlo, Bose-Eisteinovo rozdělení a statistické vlastnosti chaotického světla. Glauber-Sudarshanova reprezentace matice hustoty, kvantový popis N nezávislých zářičů. Stacionární chaotické světlo a jeho vztah k tepelnému záření.
  5. Štěpení svazků v kvantové mechanice
    Rozbor polopropustného zrcátka, štěpení šumu, skládání současně dopadajících fotonů; Mach-Zehnderův interferometr pro jednofotoný stav, Hanbury-Brown-Twissův interferometr a jednofotonový stav; Štěpení libovolného stacionárního stavu, korelace 2. řádu a měření na H-B-T ineterferometru, štěpení N-fotonového stavu, stěpení koherentního stavu, štěpení a statistika záchytů fotonů. 
  6. Mnohamodové světlo
    Spojitá frekvenční a časová reprezentace mnohamodového světla, korelace prvního a druhého řádu pro mnohamodové světlo; Vlnový balík s ostrým počtem fotonů, komutační relace, koherentní vlnový balík, korelace prvního a druhého řádu; Dvoufotonové stavy, skládání a štěpení dvoufotonových stavů, korelace druhého řádu a neklasické chování dvoufotonového stavu, dvoufotonové stavy vzniklé rozpadem jednofotonového stavu, dvoufotonové rozdělení a dvoufotonový kreační operátor; Měření elektrických polí, kvantově i klasicky.
  7. Nelineární optická spectroskopie
    Poznámky k přednášce
  8. Einstein-Podolsky-Rosenův paradox
    Podstata paradoxu, korelace entanglovaných dvou-fotonových stavů, Bellovy nerovnosti, korelace neentanglovaných dvou-fotonových stavů. Kvantová kryptografie, příklad šíření klíče.
  9. Kolektivní stavy atomů a molekul
    Interakce světla s neinteragujícím atomovým párem, rychlost emise; molekulární excitony, posun absorpčních čar v diméru, vymizení emise, obecné agregáty, půjčování přechodového dipólu, řetězový agregát, J a H agregáty. 
  10. Laser jako systém vykazující samoorganizaci


Literatura

H.-A. Bachor and T. C. Ralph, A Guide to Experiments in Quantum Optics

R. Loundon, The Quantum Theory of Light

L. Allen and J. H. Eberly, Optical Resonance and Two-level Atoms