Macroscale and Microscale Organic Experiments pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Cengage Learning

作者:Kenneth L. Williamson

出品人:

页数:816

译者:

出版时间:2010-5-3

价格:USD 336.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780538733335

丛书系列:

图书标签:

• 有机化学
• 实验化学
• 宏观实验
• 微观实验
• 实验室操作
• 有机合成
• 化学教育
• 大学教材
• 实验指导
• 化学实验

好的，以下是一本名为《Quantum Photonics: Principles and Applications》的图书的详细简介，内容不涉及《Macroscale and Microscale Organic Experiments》。 --- 《Quantum Photonics: Principles and Applications》 深入光子学与量子力学的交汇前沿 作者： [此处应为作者姓名，例如：Dr. Evelyn Reed & Prof. Jian Li] 出版社： [此处应为出版社名称，例如：Wiley-VCH / Oxford University Press] --- 图书概述 《Quantum Photonics: Principles and Applications》是一部面向高年级本科生、研究生以及活跃在光子学、量子信息和材料科学领域的研究人员的权威性专著。本书系统地阐述了量子力学原理在光子学现象中的体现，并深入探讨了如何利用这些原理构建下一代光电器件和信息处理系统。本书的独特之处在于，它不仅提供了坚实的理论基础，更结合了近年来实验技术和工程应用的最新进展，旨在架起基础物理与前沿工程之间的桥梁。 本书共分为六个核心部分，涵盖了从基础概念的澄清到复杂系统实现的完整流程。我们致力于提供一个既严谨又直观的框架，使读者能够理解光与物质在量子尺度下的相互作用，并掌握设计、制造和表征基于量子效应的光子器件所需的工具和知识。 --- 核心内容详述 第一部分：量子基础与光子概念的重构 (Foundations: Quantum Mechanics Reframed for Photonics) 本部分旨在为读者打下坚实的理论基础，重点关注适用于光子系统的量子力学表述。 1. 量子力学的核心假设与相干性： 回顾量子力学的基本公设，特别是波函数的完备性和时间演化。强调相干性（Coherence）在光子操作中的核心地位，包括空间相干性和时间相干性。 2. 光子的量子化描述： 详细介绍光子作为量子场的概念，从经典电磁波过渡到量子电动力学（QED）的半经典描述。讨论光子态的Fock空间表示法，并引入光子算符（产生和湮灭算符）在描述光场量子涨落中的作用。 3. 光与物质的耦合： 深入分析原子、分子和半导体量子点与单个光子之间的相互作用。重点讨论吸收、自发辐射和受激辐射的量子速率方程，并介绍密度矩阵形式下的量子演化描述，为后续的激光和探测器理论奠定基础。 第二部分：量子光学基本现象 (Fundamental Quantum Optical Phenomena) 本部分聚焦于需要量子力学解释的经典光学现象的延伸和新现象的引入。 1. 量子干涉与纠缠的实验实现： 详述双缝干涉的量子诠释。重点讲解了贝尔不等式的实验验证，以及如何利用非线性光学过程（如SPDC/SFWM）产生和探测光子对的纠缠态。 2. 光场压缩与噪声抑制： 解释经典光场中的散粒噪声（Shot Noise）极限。系统介绍压缩态光（Squeezed Light）的产生原理、数学描述（对易关系和压缩度量），以及其在提高量子测量精度（如引力波探测）中的应用潜力。 3. 量子噪声与光检测理论： 分析光电探测器（如APD, SNSPD）的量子效率和噪声来源。引入量子效率的定义，并对比经典探测与单光子探测的性能差异。 第三部分：集成量子光子学 (Integrated Quantum Photonics: Platforms and Engineering) 本部分转向工程实现，探讨如何将复杂的量子光学系统微缩到芯片级别。 1. 集成光子学平台比较： 全面比较硅基光子学（Silicon Photonics）、铌酸锂（Lithium Niobate）和III-V族半导体（如InP）在量子应用中的优势与局限。详细分析材料的非线性系数、损耗特性和光子模态的控制能力。 2. 片上量子光源的构建： 阐述如何利用片上波导结构实现高效的自发参量下转换（SPDC）或基于量子点/缺陷的单光子源。讨论如何通过集成谐振腔增强光与物质的耦合效率。 3. 量子波导与耦合器设计： 介绍用于传输和操纵量子态的光子波导模式（如定向耦合器、马赫-曾德尔干涉仪）的设计原则，强调在保持光子量子态相干性前提下的损耗最小化策略。 第四部分：量子信息处理中的光子 (Photons in Quantum Information Processing) 本部分将理论和工程平台知识应用于量子计算和通信的前沿领域。 1. 量子门操作与线性光学计算（LOQC）： 详细阐述如何利用分束器、相移器和单光子探测器构建基本的量子逻辑门（如CNOT门）。探讨Knill-Laflamme-Milburn（KLM）方案的理论基础和实验挑战。 2. 量子密钥分发（QKD）的实现： 系统介绍BB84、E91等主流QKD协议的物理实现，特别是基于集成光子芯片的QKD系统设计，重点分析其抗窃听能力和传输距离的限制因素。 3. 量子存储与中继： 讨论光子存储器的必要性及其实现的技术路线，包括基于稀土离子掺杂晶体（如EIT-based storage）和固态量子点的方案，分析存储效率与相干时间之间的权衡。 第五部分：新型量子光源与探测器 (Advanced Quantum Sources and Detectors) 本部分深入探讨近年来在光源和探测技术方面的突破。 1. 超快非线性光学与高维光子态： 介绍利用飞秒激光泵浦的高阶非线性效应，产生具有高轨道角动量（OAM）或多达芬奇（Orbital Angular Momentum, OAM）的光子态，以及其在信道容量方面的应用前景。 2. 超导纳米线单光子探测器（SNSPD）： 详细解析SNSPD的工作机制，包括光子吸收、超导薄膜中的热激发和响应时间。讨论其在低噪声、高计数率和近红外波段的优异性能，及其在时间分辨测量中的关键作用。 3. 腔量子电动力学（CQED）与强耦合系统： 探讨将光子限制在微腔中，实现光子与原子（或量子点）之间“强耦合”的效应，分析其在构建可调谐量子位（Qubit）和高效光子开关方面的应用。 第六部分：前沿应用与未来展望 (Frontier Applications and Future Directions) 本书最后一部分展望了量子光子学在多个交叉领域的最新应用。 1. 量子传感与成像： 介绍如何利用量子相干性实现超越标准量子极限（SQL）的超高灵敏度测量，包括量子雷达和基于纠缠的荧光显微镜技术。 2. 拓扑光子学与保护态： 介绍拓扑绝缘体概念在光子系统中的映射，讨论如何设计具有拓扑保护的光学模式，以实现对缺陷和噪声的免疫传输。 3. 量子计算的混合方法： 探讨光子系统与其他量子比特（如超导电路、离子阱）混合架构的可能性，特别是光子作为信息的传输媒介和纠缠分发器的角色。 本书的特色与受众 本书的结构设计旨在平衡理论的深度和应用的广度。对于读者而言： 数学工具完备： 每一章的理论推导均辅以详细的数学步骤，并附有大量的图示来解释抽象的量子概念。 注重实验细节： 包含大量的实验设置、参数选择和数据处理的实际案例，帮助读者理解“如何构建”而不是仅仅“如何计算”。 跨学科视野： 覆盖了从纯物理学到材料科学、电子工程的广阔领域，是推动研究人员进入交叉学科领域的理想资源。 本书适合作为量子光学、集成光子学、量子信息科学等领域的研究生课程教材，或作为相关工业界和学术界研究人员的案头参考书。阅读本书需要读者具备扎实的经典电磁学、微积分和基础量子力学知识。

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