量子光學考試綜述

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1、1.相干態(tài)的定義：平移算符相干態(tài)的特性：光子數(shù)分布：泊松分布非正交、超完備最小不確定乘積態(tài)介于經(jīng)典態(tài)和非經(jīng)典態(tài)之間的一種態(tài)2.相干態(tài)的，光子數(shù)分布為隨機分布（泊松分布），通常，的光場量子態(tài)稱為光子群聚態(tài)，意味著光子傾向于成對到達探測器；的光場量子態(tài)稱為光子反群聚態(tài)，意味著光子傾向于以均勻的時間間隔到達探測器。因此，熱光場態(tài)是一種光子群聚態(tài)，而光子數(shù)態(tài)是一種光子反群聚態(tài)。光子反群聚效應是一種所謂的非經(jīng)典效應，從而間接證明了光子數(shù)態(tài)為非經(jīng)典態(tài)，熱光場態(tài)為經(jīng)典態(tài)，而相干態(tài)是一種介于經(jīng)典態(tài)和非經(jīng)典態(tài)的狀態(tài)。3電磁場量子態(tài)的準概率分布函數(shù)（有；P—函數(shù)、Q—函數(shù)、Wigner函數(shù)）：電磁場

2、量子態(tài)在相空間的表示下面定義三種特征函數(shù)：其中是復參數(shù)，以上分別叫做正規(guī)排列特征函數(shù)、反正規(guī)排列特征函數(shù)和Wigner特征函數(shù)。三種準概率分布函數(shù)與三種特征函數(shù)之間的對應關系為：具有非負性和非奇異性，因此具有與經(jīng)典統(tǒng)計力學中的概率分布函數(shù)完全相同的性質，可以看作真正意義上的概率分布函數(shù)。但是隨量子態(tài)的變化不夠靈敏，因此它有時不能很好地區(qū)分不同的量子態(tài)。對有些量子態(tài)，可以取負值或具有奇異性，因此它是一種準概率分布函數(shù)。但有些量子態(tài)（例如光子數(shù)態(tài)）的往往過于奇異，以至于不符合通常意義上函數(shù)的定義。對有些量子態(tài)，可以取負值，因此它也是一種準概率分布函數(shù)。相比之下，對常見的量子態(tài)，是非奇

3、異的，且它隨量子態(tài)的變化比靈敏，因此可以很好地區(qū)分不同的量子態(tài)。還具有其它一些優(yōu)點，因此它是一類重要的準概率分布函數(shù)。4.半經(jīng)典理論中在光場的作用下原子的布居數(shù)差呈現(xiàn)標準的余弦振蕩，而全量子理論中原子的布居數(shù)出現(xiàn)崩塌與再現(xiàn)。當入射光場為真空態(tài)時，全量子理論與半經(jīng)典理論的主要區(qū)別在于：半經(jīng)典理論中如果沒有光場作用，處于上能態(tài)的原子將不會向下能態(tài)躍遷；而全量子理論給出的結果是由于自發(fā)輻射即使沒有光場作用的情況下處于上能態(tài)的原子也會向下能態(tài)躍遷。5.壓縮態(tài)的種類很多：正交壓縮態(tài)、振幅壓縮態(tài)、強度差壓縮態(tài)等，不同的壓縮，我們需要用不同的方法來探測。正交壓縮態(tài)：在不違背不確定關系的情況下，

4、零拍探測、平衡零拍探測振幅壓縮態(tài)（光子數(shù)壓縮態(tài)）：光子數(shù)起伏小于平均光子數(shù)自平衡零拍探測強度差壓縮態(tài)（光子數(shù)差壓縮態(tài)）：光子數(shù)差的起伏小于平均光子數(shù)之和畫出實驗裝置即可6.在壓縮態(tài)的概念提出之前，人們認為是量子漲落可能達到的最小值，并稱其為量子漲落極限。后來人們提出這樣的問題：是否存在這樣的量子態(tài)，在不違背不確定關系的情況下，使得？研究表明，這樣的量子態(tài)是存在的，這種量子態(tài)稱為壓縮態(tài)。7.CPT、EIT的產生條件以及兩種效應的物理現(xiàn)象。CPT旋波近似下，三能級原子系統(tǒng)與雙光場相互作用下的哈密頓量為原子態(tài)表象下體系的波函數(shù)為：初始條件：原子制備在兩下能態(tài)的疊加態(tài)下當時這時原子被俘獲

5、在兩個較低的能態(tài)上。EIT由schroding方程得出的主方程為：做零階近似條件：耦合場功率遠遠大于探針場功率。有最終是要求解出原子對探針場的吸收和色散(極化率的虛部和實部，極化率正比于該密度矩陣元)，由于強耦合場的作用，當探針場作用在與原子躍遷頻率共振的地方出現(xiàn)吸收減弱（也叫透明）。原子共振處的色散曲線表現(xiàn)為正常色散。8.有關光場的量子化主要看量子化步驟，推導不用寫，只要求寫出輻射場量子化后的最終形式（注意單模形式還是多模形式）。參考scully書一開始單模量子化的行波場表達式為：