کتاب – Getting Started in Quantum Optics
عنوان: Getting Started in Quantum Optics
نویسنده: Ray LaPierre
ژانر/موضوع: اپتیک کوانتوم
تعداد صفحات: 242
سال انتشار: 2022
ناشر: Springer
مناسب برای: دانشجویان کارشناسی و کارشناسی ارشد در فیزیک یا فوتونیک، پژوهشگران تازه‌کار در زمینه اپتیک کوانتومی، و علاقه‌مندان به مبانی و کاربردهای اپتیک کوانتومی
معرفی کوتاه:
این کتاب یک دوره یک‌نیم‌سالۀ کارشناسی در زمینه اپتیک کوانتومی ارائه می‌دهد و موضوعاتی مانند کوانتش کاننیکال، حالت‌های فاک، و دستگاه‌های اپتیک کوانتومی مانند تقسیم‌کننده پرتو و تداخل‌سنج را پوشش می‌دهد. تمرکز آن بر مترولوژی است و کاربردهایی مانند نور فشرده در رصدخانه تداخل‌سنجی لیزری امواج گرانشی (LIGO) را بررسی می‌کند و مفاهیمی پیشرفته مانند حالت‌های NOON، تصویرسازی شبح، و لیتوگرافی کوانتومی را توضیح می‌دهد. با تمرین‌ها و مثال‌های فراوان، دانشجویان را برای تحصیلات تکمیلی یا ورود به صنایع مرتبط با «دومین انقلاب کوانتومی» آماده می‌کند.
پیشگفتار
کتاب شروعی بر اپتیک کوانتومی از یادداشت‌های درسی یک دوره مقدماتی اپتیک کوانتومی شکل گرفته است که برای دانشجویان مقطع کارشناسی در دپارتمان فیزیک مهندسی دانشگاه مک‌مستر (همیلتون، انتاریو، کانادا) ارائه می‌شد. این کتاب برای دانشجویانی نوشته شده است که دوره‌های مقدماتی مکانیک کوانتومی و الکترومغناطیس را گذرانده‌اند اما پیش‌زمینه‌ای در اپتیک کوانتومی ندارند. شروعی بر اپتیک کوانتومی عمدتاً به‌عنوان مقدمه‌ای مستقل بر نظریه اپتیک کوانتومی برای مبتدیان طراحی شده است.
این کتاب موضوعاتی مانند کوانتش کاننیکال، نوسان‌گر هماهنگ کوانتومی، نوسانات خلأ، حالت‌های فاک، حالت فوتون منفرد، بررسی اپتیک کوانتومی تقسیم‌کننده پرتو و تداخل‌سنج، نور چندمد کوانتیده، و حالت‌های همدوس و ناهمدوس را پوشش می‌دهد. همچنین نور فشرده و کاربرد آن در رصدخانه تداخل‌سنجی لیزری امواج گرانشی (LIGO)، حد هایزنبرگ، و حالت‌های NOON و کاربردهای آن‌ها در حساسیت فوق‌العاده، وضوح بالا و لیتوگرافی کوانتومی بررسی شده‌اند. کاربردهایی از درهم‌تنیدگی و اندازه‌گیری‌های همزمان مانند تصویرسازی شبح، روشنایی کوانتومی، کالیبراسیون مطلق آشکارساز فوتون و اندازه‌گیری بدون تعامل نیز توضیح داده شده‌اند. تعاملی نور-ماده، ساعت‌های اتمی، و خنک‌سازی و به دام انداختن اتم‌ها نیز در این کتاب گنجانده شده‌اند.
این کتاب به موضوعاتی مانند محاسبات کوانتومی نمی‌پردازد، چراکه در کتاب دیگری از نویسنده به این موضوع پرداخته شده است. با این حال، همراه با محاسبات کوانتومی، موضوعات این کتاب تلاش می‌کنند توصیفی جامع و مقدماتی از “دومین انقلاب کوانتومی” ارائه دهند.
با توجه به اینکه این کتاب برای دانشجویان مبتدی مقطع کارشناسی نوشته شده است، تلاش شده است از استفاده مکرر از عبارات “به‌راحتی قابل اثبات است” اجتناب شود. استنتاج‌های دقیق ارائه شده‌اند، هرچند برخی محاسبات به‌عنوان تمرین در کتاب آمده‌اند و در مواردی از استدلال‌های شهودی برای جلوگیری از پیچیدگی بیش‌ازحد در محاسبات استفاده شده است. تأکید اصلی بر درک فیزیکی است. به همین دلیل، در برخی موارد برای اهداف آموزشی، موضوعات ساده‌سازی شده‌اند. برای مثال، کوانتش کاننیکال نور به‌جای استفاده از پتانسیل برداری، به‌طور کامل با استفاده از میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی ارائه شده است. همچنین، در این کتاب از ماتریس‌های چگالی استفاده نمی‌شود. انتظار می‌رود دانشجویان با نمادگذاری برا-کت و ضرب تانسوری حالات آشنا باشند.
فصل بندی:
Chapter 1: Canonical Quantization
Chapter 2: Quantum Harmonic Oscillator
Chapter 3: Canonical Quantization of Light
Chapter 4: Fock States and the Vacuum
Chapter 5: Single Photon State
Chapter 6: Single Photon on a Beam Splitter
Chapter 7: Single Photon in an Interferometer
Chapter 8: Entanglement
Chapter 9: Multimode Quantized Radiation
Chapter 10: Coherent State
Chapter 11: Coherent State on a Beam Splitter
Chapter 12: Incoherent State
Chapter 13: Homodyne and Heterodyne Detection
Chapter 14: Coherent State in an Interferometer
Chapter 15: Squeezed Light
Chapter 16: Squeezed Light in an Interferometer
Chapter 17: Heisenberg Limit
Chapter 18: Quantum Imaging
Chapter 19: Light–Matter Interaction
Chapter 20: Atomic Clock
Chapter 21: Atom Cooling and Trapping
چرا این کتاب را بخوانید؟
این کتاب برای دانشجویانی طراحی شده است که یک دوره مقدماتی مکانیک کوانتومی را گذرانده‌اند و معمولاً در سال دوم مقطع کارشناسی فیزیک یا رشته‌های مرتبط قرار دارند. بنابراین، به‌عنوان دوره‌ای برای سال سوم یا چهارم مقطع کارشناسی و همچنین سطح ورودی دوره‌های تحصیلات تکمیلی مناسب است.
