Optyka kwantowa

Entangled photons Wykład:
Wtorek, 7:30, 314 A1

Zaliczenie: Egzamin pisemny
4.02.2019, godz. 11:15, 320a A1 (I termin),
11.02.2019, godz. 11:15, 320a A1 (II termin)
Informacja o egzaminie.

Literatura podstawowa:
M. Fox, Quantum Optics. An Introduction.

Literatura dodatkowa:
Publikacje naukowe;
C. C. Gerry, P.L. Knight, Wstęp do optyki kwantowej;
M. O. Scully, M. S. Zubairy, Quantum Optics;
Stanisław Kryszewski, Quantum Optics ;
R. Tanaś, Wykłady z optyki kwantowej ;
B. E. A. Saleh, M. C. Teich, Fundamentals of Photonics.

Tematyka wykładów:

  1. Informacje wstępne.
    Program wykładu.
  2. Optyka klasyczna.
    Światło jako fala elektromagnetyczna. Polaryzacja. Interferencja i dyfrakcja. Koherencja światła. Kwadratury.
    Literatura: Fox, rozdz. 2
    Literatura dodatkowa: Saleh, Teich; podręczniki fizyki ogólnej; artykuły z Wikipedii.
    Slajdy z wykładu; Slajdy z wykładu po 4 na stronie.
  3. O czym jest optyka kwantowa.
    Historia: koncepcja fotonu. Detekcja pojedynczych fotonów. Zagadnienia optyki kwantowej.
    Literatura: Podręczniki podstaw fizyki (do części historycznej)
    Slajdy z wykładu; Slajdy z wykładu po 4 na stronie.
  4. Przejścia promieniste: Współczynniki Einsteina. Szybkości przejść. Reguły wyboru. Lasery.
    Literatura: Fox, rozdz. 4.
    Slajdy z wykładu.
  5. Statystyka fotonów: Statystyka zliczeń. Światło spójne - statystyka Poissonowska. Klasyfikacja światła ze względu na statystykę; światło pod- i nad-Poissonowskie. Degradacja statystyki w wyniku strat. Teoria fotodetekcji. Szum śrutowy fotodiody. Eksperymentalna obserwacja statystyk pod-Poissonowskich.
    Literatura: Fox, rozdz. 5.
    Slajdy z wykładu.
  6. Grupowanie i anty-grupowanie fotonów: Interferometry gwiazdowe i interferometria natężeniowa. Doświadczenie Hanbury'ego Browna i Twissa. Funkcja korelacji drugiego rzędu. Klasyfikacja światła ze względu na grupowanie fotonów. Realizacje eksperymentalne; źródła pojedynczych fotonów.
    Literatura: Fox, rozdz. 6.
    Slajdy z wykładu.
  7. Światło koherentne i ścieśnione: Analogia z oscylatorem harmonicznym. Kadratury. Diagram fazowy. Stany koherentne: wartości średnie i nieoznaczoność liczby fotonów; Nieoznaczoność fazy. Stany ścieśnionie kwadraturowo i amplitudowo; ścieśniona próżnia; ścieśnione stany koherentne. Detekcja stanów ścieśnionych; układ detekcji homodynowej. Generowanie stanów ścieśnionych w procesach nieliniowych.
    Literatura: Fox, rozdz. 7.
    Slajdy z wykładu.
  8. Stany własne liczby fotonów. Związek z oscylatorem harmonicznym. Operatory kreacji i anihilacji. Operator liczby fotonów i jego stany własne. Formalna definicja kwadratur i stanów koherentnych. Kwantowa teoria eksperymentu HB&T. Interferencja dwufotonowa: eksperyment Honga-Ou-Mandela.
    Literatura: Fox, rozdz. 8.
  9. Oddziaływanie światła z atomem dwupoziomowym - model półklasyczny. Słabe pole: absorpcja; współczynnik Einsteina. Silne pole: oscylacje Rabiego. Tryplet Mollowa.
    Literatura: Fox, rozdz. 9.