Бакалавриат
2024/2025
Квантовая оптика
Статус:
Курс обязательный (Физика)
Направление:
03.03.02. Физика
Где читается:
Факультет физики
Когда читается:
4-й курс, 3 модуль
Формат изучения:
без онлайн-курса
Охват аудитории:
для своего кампуса
Язык:
русский
Кредиты:
3
Программа дисциплины
Аннотация
В курсе «Квантовая оптика» рассматриваются основы квантовой оптики, принципы квантования электромагнитного поля, квантово-механическое описание поляризации, квантовых состояний света и способы их генерации в эксперименте, статистические свойства различных квантовых состояний света и их проявления при регистрации различными типами детекторов. Обсуждаются экспериментальные возможности реализации перепутанных состояний света, одиночных фотонов и сжатых состояний света, и их применения для современных актуальных задач, например, для реализации квантовых симуляций или квантовых вычислений.
Цель освоения дисциплины
- В курсе «Квантовая оптика» рассматриваются основы квантовой оптики, принципы квантования электромагнитного поля, квантово-механическое описание поляризации, квантовых состояний света и способы их генерации в эксперименте, статистические свойства различных квантовых состояний света и их проявления при регистрации различными типами детекторов.
Планируемые результаты обучения
- Знать основы квантовой оптики
- Понимать принципы квантования элекромагнитного поля
- Рассматривается применение для современных актуальных задач, например, для реализации квантовых симуляций или квантовых вычислений.
Содержание учебной дисциплины
- Основные принципы описания квантовых состояний, эволюции квантовых состояний и измерений в квантовой механике. Проекционные измерения. Соотношения неопределенностей в квантовой механике
- Моды электромагнитного поля. Каноническое и вторичное электромагнитного поля. квантование поля
- Квантовый гармонический осциллятор. Операторы рождения и уничтожения и числа частиц. Коммутационные соотношения для операторов рождения и уничтожения
- Квантовые состояния света. Когерентные состояния. Фоковские состояния.
- Операторы смещения и сжатия. Сжатые состояния света (сжатый вакуум, двухмодовые сжатые состояния
- Поляризация света. Параметры Стокса и их измерение. Формализ матриц Джонса
- Линейно-оптические квантовые вычисления
- Бозонный сэмплинг и квантовое превосходство в оптических экспериментах
- Генерация сжатых состояний света с параметрических нелинейных оптических процессов
- Статистика фотонов и фотоотсчетов, формула Манделя.
- Понятие корреляционных функций. Методы измерения корреляционных функций
- Способы генерации квантовых состояний света. Параметрическое рассеяние. Оптическая реализация кубитов и их преобразование.
Элементы контроля
- Домашнее заданиеТекущая оценка определяется как среднее арифметическое оценок за сданные домашние работы (несданные домашние работы оцениваются как 0 баллов из 10)
- Экзаменэкзамен в конце 3-го модуля. Проводится устно в формате беседы по программе курса. Билет содержит 2 теоретических вопроса и 1 задачу.
