具体描述
聚焦前沿光子学与量子信息：全新视角下的光与物质相互作用 图书名称：光子学前沿进展与量子调控 内容简介： 本书旨在为光电子学、量子物理学以及材料科学领域的专业人士、研究人员和高年级研究生提供一个深入、前沿且全面的视角，探讨当前光子学研究中最具活力和突破性的领域——特别是超快光场调控、新型量子光学现象的探索，以及光与物质相互作用在信息处理和能源转化中的革命性应用。本书内容紧密围绕当前国际学术界关注的热点和未来发展方向展开，力求在理论深度与实验前沿之间搭建坚实的桥梁。 第一部分：超快物理与非线性光学的新疆界 本部分深入剖析了飞秒乃至阿秒量级光场与物质相互作用的复杂动力学过程。我们不再局限于传统的高功率脉冲激光器基础，而是将焦点置于如何利用这些极端光场来精确地操控电子的运动和原子的结构。 1.1 极端超快激光源的革新与挑战： 详细介绍了新型腔内倍频、参量放大器以及光纤飞秒激光器在提升重复频率、压缩脉冲宽度方面取得的最新进展。重点讨论了如何克服在高重复频率下维持光束质量（$M^2$ 值）的工程难题，并探讨了基于新型增益介质（如结合了拓扑绝缘体或二维材料的晶体）在产生超低阈值和高稳定性输出方面的最新成果。 1.2 瞬态吸收光谱学的深度拓展： 超越传统的单波长探测，本章着重探讨了二维（2D）瞬态吸收光谱技术的原理及其在解析复杂量子态演化中的应用。详细阐述了如何通过分析不同时间尺度的二维谱线交叉信号，来分辨不同电子能级之间的耦合强度、激子动力学以及载流子弛豫路径，尤其是在钙钛矿太阳能电池材料和拓扑半金属中的应用案例分析。 1.3 高次谐波产生（HHG）的相干控制： 本章聚焦于如何利用结构化的光场（如涡旋光束或偏振旋绕光束）来引导和优化高次谐波的产生过程。深入探讨了“隧道电离窗口”的理论模型，以及如何通过精确控制驱动激光的相位结构，实现阿秒脉冲的生成和其频谱整形，从而在原子或分子尺度上实现对电子动力学的实时“摄影”。 第二部分：量子光学与信息处理的前沿交叉 本部分是本书的核心，专注于利用光子的量子特性来实现信息存储、传输和计算。我们强调了从经典光通信到量子态操控的范式转变。 2.1 固态量子比特的集成与读出： 详细分析了基于硅基光子学平台中集成氮-空位（NV）色心和量子点（QD）作为固态量子比特的技术路径。重点讨论了如何设计高效的纳米光子结构（如光子晶体或表面等离激元波导）来实现量子比特的激发、相干演化以及高保真度的单光子探测和纠缠光子对的产生。探讨了克服固态系统中退相干（Decoherence）问题的最新策略，例如通过电磁屏蔽或动态解耦技术。 2.2 量子纠缠态的生成与表征： 本章系统回顾了基于自发参量下转换（SPDC）和自发四波混频（SFWM）生成多光子纠缠态的技术。重点在于探讨如何实现高亮度、高纯度、高复用性的纠缠源，并引入了先进的量子态层析（Quantum State Tomography, QST）技术，用于精确评估多光子混合态的真实密度矩阵。 2.3 光学与宏观物体的量子耦合： 探讨了将量子信息技术扩展到宏观机械系统的前沿探索。详细介绍了机电耦合系统（Opto-Mechanical Systems）中，如何利用高精度激光锁定腔模，将腔内光子的涨落转化为对微小鼓膜或悬臂梁的精确冷却，最终实现宏观物体的量子态制备（如压缩态或本征量子噪声极限以下的冷却），为量子传感和引力波探测提供了新的思路。 第三部分：新型功能材料中的光子学现象 本部分聚焦于新兴二维材料和拓扑材料中独特的光电响应特性及其在光电转换中的潜力。 3.1 拓扑材料中的表面态激发： 深入分析了拓扑绝缘体和狄拉克/外尔半金属中拓扑表面态的独特电子结构。讨论了如何利用特定偏振或具有轨道角动量（OAM）的光束选择性地激发这些表面态，以及由此产生的光电流效应。重点介绍了一种“光泵浦-磁输运”的实验设置，用于探测光激发下拓扑霍尔效应的瞬时行为。 3.2 范德华异质结中的激子物理： 探讨了由不同二维材料层堆叠而成的范德华（vdW）异质结中，由于层间耦合产生的“德拜层”和“间隙激子”（Interlayer Excitons）。分析了这些激子在极化电场下的长寿命特性，以及如何通过外部电场或热浴调控其寿命和复合率，这对于超低功耗光电探测器和忆变器件具有重要意义。 3.3 等离激元与光子学的融合（Plasmon-Photonics Convergence）： 本章不再局限于金属纳米结构中的经典表面等离激元共振，而是关注如何利用介电超材料和极化激元（Polaritons）来克服传统金属限制的损耗问题。详细论述了激子-极化激元（在半导体与金属界面）的强耦合现象，及其在玻色-爱因斯坦凝聚和室温下激光器设计中的突破性进展。 本书的写作风格力求清晰、严谨，同时保持对前沿研究的敏感性。它避免了对基础理论的冗余回顾，而是直接切入当前科研人员面临的复杂挑战和亟待解决的技术瓶颈，为读者提供了一套面向未来十年的光电与量子技术研究路线图。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 book.quotespace.org All Rights Reserved. 小美书屋 版权所有