Kvanteoptik - kursus RUB 12.160. fra Åben uddannelse, træning 18 uger, Dato 30. november 2023.
Miscellanea / / November 30, 2023
I øjeblikket er Moskva Universitet et af de førende centre for national uddannelse, videnskab og kultur. At hæve niveauet af højt kvalificeret personale, søge efter videnskabelig sandhed, med fokus på humanistisk idealer om godhed, retfærdighed, frihed - det er det, vi i dag ser efter det bedste universitet traditioner Moscow State University er det største klassiske universitet i Den Russiske Føderation, et særligt værdifuldt objekt for kulturarv for folkene i Rusland. Det uddanner studerende på 39 fakulteter i 128 områder og specialer, kandidatstuderende og ph.d.-studerende i 28 fakulteter i 18 videnskabelige grene og 168 videnskabelige specialer, som dækker næsten hele spektret af moderne universiteter uddannelse. I øjeblikket studerer mere end 40 tusinde studerende, kandidatstuderende, ph.d.-studerende såvel som specialister i det avancerede uddannelsessystem ved Moskva State University. Derudover studerer omkring 10 tusind skolebørn ved Moskvas statsuniversitet. Videnskabeligt arbejde og undervisning udføres på museer, på uddannelses- og videnskabelige praksisbaser, på ekspeditioner, på forskningsfartøjer og i avancerede uddannelsescentre.
1. Introduktion til statistisk optik.
Analytisk signal, komplekse amplituder, kohærente og termiske tilstande
Sveta. Øjeblikke af feltet. Korrelationsfunktioner. Egenskaber af gaussiske marker. Sætning
Wiener-Khinchin. Van Zittert-Zernikes sætning. Mach-Zehnder interferometer.
Youngs interferometer.
2. Begrebet optisk tilstand
Michelson stjerneinterferometer. Brown-Twiss stjerneinterferometer.
Spektral lysstyrke. Energi i én tilstand. Primær kvantisering. Mode volumen. Modes energi. Definition af mode. Detektionsvolumen. Antal registrerede tilstande. Multimode sammenhængende og termisk lystilstand.
3. Elektromagnetisk feltkvantisering
Forbindelsen mellem Hamiltonsk formalisme og kvantemekanikkens formalisme.
Kvantisering af en mekanisk harmonisk oscillator. Overgang fra funktion
Hamilton til Hamiltonian. Dimensionsløse variabler og deres kommutator. Ejendomme
kvanteharmonisk oscillator, usikkerhedsforhold, minimum
energi, diskret spektrum. Primær og sekundær kvantisering. Feltkvadraturer og deres
fysisk betydning for rejser og stående bølger. Operatører af fotoner skabelse og udslettelse. Overgang til kontinuerte variable: enkeltfotonbølgepakke. Usikkerhedsrelationer for en enkeltfotonbølgepakke. Vakuumsvingninger.
4. Baser af Hilbert-rummet af kvantetilstande af lys.
Beskrivelse af en vilkårlig lystilstand på grundlag af Fock-tilstande. Dynamics of Fock stater. Periode med svingning. Kvadraturtilstande. Repræsentationer af Q- og P-, kvadraturbølgefunktioner af Fock-tilstande. Dynamik af skabelse og udslettelse operatører. Dynamik af kvadraturoperatorer og kvadraturfordelinger.
5. Fase rum af kvadraturer P-Q
Fællesfordeling over kvadraturer P og Q. Wigner funktion. Dens definition og nøgleegenskaber. Wigner funktioner af kvadratur og Fock stater. Minimum volumen af faseplads. Sammenhængende stater. Deres repræsentation i Fock og kvadratur grundlag. Dynamik af sammenhængende stater. Dynamikken i Wigner-funktioner.
6. Tomogrammer og Wigner funktioner
Beskrivelse af stråledeleren, Hong-Ou-Mandel interferens. Homodyne detektion. Tomogram. Wigner funktion. Eksempler på tomogrammer og Wigner-funktioner af superpositioner af Fock-tilstande. Schrödingers katte og killinger. Deres kvadraturfordelinger, Wigner-funktioner og tomogrammer.
7. Repræsentationer af sammenhængende stater og deres transformationer
Repræsentationer af sammenhængende stater. Deres karakteristiske funktioner, foldningsegenskaber. Transformationer af kvasi-sandsynlighedsfunktioner på en stråledeler, fælles måling af P og Q, beskrivelse af tab, forskydning af Wigner-funktionen. Skift operatør. Skiftede tilstande. Eksempler på tomogrammer og Wigner-funktioner.
8. Kvadratur kompression
Odomode kvadratur kompression i et ikke-lineært medium. Hamiltonian, Bogolyubov transformation, kvadratur transformation. Tomogrammer af komprimerede tilstande. Ikke-klassicitet af komprimerede tilstande. Komprimeret vakuum. Dens ekspansion til Fock-stater. Komprimerede tilstande og Schrödingers killinger
9. Ikke-klassiske lystilstande
Termiske tilstande, Lees mål for ikke-klassicitet, Faktorielle momenter, tegn på ikke-klassicitet, måling af faktorielle momenter. Gruppering og anti-bundning af fotoner. Semiklassisk teori om fotodetektion.
10. Ændring af fotonstatistik ved stråledeleren.
Hamiltonian af stråledeleren, implementering af udslettelse og skabelse operatører. Hvordan kan løsrivelsen af en foton føre til en stigning i det gennemsnitlige antal? Konvertering af fotonstatistik ved stråledeleren. Eksempel på Fock, sammenhængende og termiske tilstande. Sammenfiltring af tilstande med antallet af fotoner. At skelne sammenfiltring fra korrelation.
11. Polarisering qubit.
Kilder til enkelte fotoner. Polarisering. Grundlag for polarisationstilstande. Bloch-sfære og Poincaré-sfære. Polarisatorer, faseplader, polarisationsstråledelere. Stokes parametre og deres måling. Tomografi af kvantetilstande. Tomografi af kvanteprocesser.
12. Målinger på en polarisations-qubit. POVM-nedbrydning. Svage mål. Detektor tomografi.
13. Forskellige typer qubit-kodning og deres anvendelse i kvantekryptografi.
Rumlig, fase-temporal, frekvenskodning. Kvantekryptografi. BB84-protokollen, dens forskellige implementeringer. Brug af sammenhængende tilstande i stedet for Fock-tilstande.
14. Kvanteberegning. Masser af blandede qubits.
Betinget forberedelse af sammenfiltrede tilstande. Måling i Bell basis. Kvanteteleportering og sammenfiltringsudveksling. Ikke-lineære og betingede to-qubit-gates. Cluster computing koncept. Boson-prøvetagning.
15. Dual-mode kvadraturkomprimering i ikke-lineære medier.
Forvirring med kvadraturer og antal fotoner. Schmidt-nedbrydning. Polarisationskompression. Konvertering af dual-mode komprimering til single-mode komprimering på en stråledeler.
16. Spontan parametrisk spredning (SPR).
Opdagelseshistorie. Fasesynkronisme. Perestroika-kurver. Frekvensbredde og vinkelspektre. Forvirring i frekvenser og bølgevektorer. Isolering af Schmidt-tilstande. Betinget forberedelse af en ren en-foton tilstand. Sammenhæng mellem korrelation og spektrale egenskaber. Spredningskompensation.
17. Anvendelse af SPR og komprimerede tilstande i metrologi.
Standardfri kalibrering af detektorer. Skjulte (spøgelses)billeder. To-foton interferens, kant optisk kohærens tomografi, fjernsynkronisering
timer. At bryde standard kvantegrænsen ved hjælp af pressede lystilstande.
18. Krænkelse af Bells ulighed
Princippet om determinisme og dets rolle i videnskabens historie. Bevis for Bells ulighed baseret på den klassiske beskrivelse. Bevis for krænkelse af Bells ulighed baseret på kvantebeskrivelse. Eksperimentelle test af krænkelse af Bells ulighed.