Теоретична квантова оптика

Викладач: Андрій Семенов

Сторінка курсу на Eduportal

Статистичні властивості квантових систем докорінним чином відрізняються від їхніх класичних аналогів. Такі відмінності відіграють значну роль у багатьох фундаментальних та прикладних дослідженнях. Останні є особливо важливими для розвитку новітніх квантових технологій, а саме квантових обчислень, квантового зв’язку та надточних вимірювань. Електромагнітне випромінювання в оптичній ділянці спектру виявляється зручною фізичною системою для проведення експериментів, що мають відношення до фундаментальних квантових явищ. У цьому курсі лекцій ви будете вивчати некласичні властивості квантових систем, теорію квантових вимірювань та математичні методи, що необхідні для проведення досліджень в галузі квантової оптики та квантової інформації. Знання та навички, отримані у цьому курсі, знадобляться для успішного проходження курсу “Теорія квантової інформації”.

Програма курсу

Стани класичних систем.
Кодування дискретними змінними.
Класична ентропія.
Квантові стани.

Квантові спостережувані.
Позначення Дірака.
Оператор густини чистих станів.
ДОЗМ вимірювання.
Унітарна еволюція.
Змішані квантові стани.
Ентропія фон Ноймана.

Квантування електромагнітного поля.
Когерентні стани.
Оптичні елементи.

Збалансоване гомодинне детектування.
Теорія фотодетектування.
Восьмипортове детектування.

s-параметризовані розподіли.
Правило Борна в представленні фазового простору.
Середні значення спостережуваних величин.

Перетворення квантових станів.
Лінійні втрати.
Ефективність детектування.
Бозонна вибірка.

Субпуасонівська статистика фотовідліків.
Квадратурне стиснення.
Некласичність квантових станів.

Система оцінювання

Підсумкова оцінка складається з оцінок за самостійну роботу протягом семестру (максимум 40 балів) та залік (максимум 60 балів).

Рекомендована література
  1. L. Mandel, E. Wolf, Optical coherence and quantum optics, (Cambridge University Press, 1995).
  2. D. F. Walls and G.J. Milburn, Quantum Optics, (Springer-Verlag, Berlin, 2008).
  3. W. Vogel and D.-G. Welsch, Quantum Optics, (Wiley–VCH, Berlin, 2006).
  4. W.P. Schleich, Quantum optics in phase space, (Wiley–WCH, Berlin, 2001).
  5. A. Perelomov, Generalized coherent states and their applications, (Springer, Berlin, 1986).
  6. 6. A. A. Semenov, V. K. Usenko, E. V. Shchukin, and B. I. Lev, Nonclassi- cality of quantum states and its application in quantum cryptography, Ukr. J. Phys. Reviews 3, 151 (2006).