「量子光工学」講義ノート

  • 参考書:井上恭,『工学系のための量子光学』 森北出版,(2008)
  • 『工学系のための量子光学』井上恭 著

    2017年度 博士前期課程 春夏学期

    [4/11より 毎週火曜日, 第1時限 (08:50-10:20), E1-215室]

    概要: 光の持つ様々な量子的性質について、光通信を念頭に置きながら述べる。
    1. 光子の存在  March 27, 2017
    2. 量子光学は、光のエネルギーは離散的でありそれ以上には分割できない最小単位がある、ことを原点としており、この事より様々な量子力学的現象が派生する。この最小単位を「光子」と呼ぶ。本章では、量子光学の導入部として、光子が発見された歴史的経緯を紹介する。光量子説、空洞放射、など。
    3. 量子光学の基礎  April 19, 2017
    4. 光の量子的性質を学問体系的に記述するためには、量子力学が必要となる。本章では、量子力学の考え方や理論体系について、光子を題材にしながら説明する。量子力学的重ね合わせ、ヒルベルト空間、ケット状態、物理量演算子、固有値・固有関数、不確定性原理、シュレディンガー方程式、ハイゼンベルグ方程式、など。
    5. 電磁場の量子化  May 8, 2017
    6. 前章に基づき、電磁場を量子力学的に記述する。調和振動子の量子化、生成・消滅演算子、など。
    7. コヒーレント状態  May 31, 2017
    8. 純粋な単一周波数光は、コヒーレント状態と呼ばれる量子状態にある。この状態は、理想的な状態でも本質的に揺らいでおり(量子雑音)、これが光を用いるシステムの極限的な性能を決める要因となる。前章までの量子力学の理論体系を使って、コヒーレント状態の量子雑音を導出する。
    9. 光増幅  June 19, 2017
    10. 誘導放出/自然放出は光の量子的性質から派生する現象であり、レーザ発振器や光増幅器の源となっている。この現象を前章までの量子力学の理論体系に基づいて記述する。
    11. 量子干渉  June 30, 2017
    12. 光の干渉現象は日常的にもよく知られた現象であるが、光子の世界では古典光学とは異なる干渉現象が現れる。これについて述べる。ヤングの干渉、二光子干渉、ビームスプリッタでの干渉、など。
    13. 量子もつれ  July 5, 2017 new!
    14. 量子もつれ光子は量子の世界に特有な状態であり、日常的な直感とは相容れない不思議な特性を示す。これについて述べる。

    last updated on July 5, 2017