Теоретические проблемы квантовой оптики
1. Квантование электромагнитного поля: разложение поля по модам, канонический формализм, процедура квантования, операторы рождения и уничтожения.
2. Состояния Фока: определение, свойства, среднеквадратичные флуктуации. Соотношение неопределенности (координата-импульс).
3. Когерентные состояния: определение, свойства, среднеквадратичные флуктуации. Оператор смещения.
4. Квадратуры поля. Оператор сжатия. Квадратурно-сжатые состояния.
5. Типы фотодетекторов. Эффективность фотодетекторов.
6. Несимметричная схема детектирования. Схема балансного гомодинного детектирования.
7. Генерация квадратурно-сжатого света: нелинейный кристалл, типы синхронизма, вырожденный параметрический генератор.
8. Связь поля на выходе резонатора с внутрирезонаторным. Корреляционная функция фототоков при детектировании выходного поля.
9. Представление Гейзенберга и представление Шредингера. Связь представлений. Оператор эволюции.
10. Оператор эволюции. Действия операторов в представлении Гейзенберга: оператор смещения, оператор сжатия, оператор поворота, светоделитель.
11. Волновые функции в x- и y-представлении. Действие операторов квадратур на волновые функции.
12. Перепутанные состояния в непрерывных переменных: критерий Дуана. ЭПР-состояния. генерация перепутанных состояний. Протокол телепортации в непрерывных переменных (представление Гайзенберга).
13. Протокол телепортации в непрерывных переменных (представление Шредингера). Верность телепортации.
14. Дискретные переменные. Понятие кубита. Кубит на сфере Блоха/Пуанкаре. Операторы Паули. Параметры Стокса. Состояния Белла. Источник перепутанных пар фотонов.
15. Детектирование перепутанных пар фотонов: базовая и модифицированная схемы.
16. Квантовая телепортация в дискретных переменных.
17. Смешанные состояния. Матрица плотности: определения, свойства, уравнение эволюции, матрица плотности подсистемы. Понятия верности и чистоты квантовых состояний.
18. Переполненность набора когерентных состояний. Разложение состояний и операторов по набору когерентных состояний. R-представление матрицы плотности.
19. Диагональное представление матрицы плотности - представление Глаубера. Свойства представления Глаубера. Построение функции Глаубера некоторого квантового состояния.
20. Расчет нормально упорядоченных средних. Действия операторов рождения и уничтожения в представлении Глаубера.
21. Функция Хусими-Кано: определение, свойства, расчет анти-нормально упорядоченных средних. Функция Вигнера: определение, свойства. Соответствие Вигнера-Вейля. Реконструкция функции Вигнера.
22. Затухание классического осциллятора. Затухание квантового осциллятора – уравнение Гейзенберга-Ланжевена.
23. Квантовый осциллятор в терминах матрицы плотности (представление Фока). Уравнение матрицы плотности затухающего осциллятора – уравнение Линдблада. Затухание квантового осциллятора в представлении Фока.
24. Кинетическое уравнение затухающего осциллятора в представлении Глаубера. Уравнение для среднего числа фотонов. Решение уравнения для функции Глаубера. Построение разновременных средних (корреляторов).
25. Возбуждение квантового осциллятора. Стационарное решение для амплитуды поля. Стационарное решение для среднего -числа фотонов.