量子光学(1)[22C2205]

科目名
Course Title
量子光学(1)[22C2205]
Quantum Optics (1)
授業言語
Language
Japanese
科目区分・科目種 物理学科 クラス 物理学科
CCBM キャリアデザイン  
単位数 1.0単位 履修年次 34

担当教員 番 雅司
学期 3学期
曜日・時限・教室
水曜 3 4 理学部1号館201室

(1)、(2)が付く科目の履修方法
この科目は、(1)及び(2)を連続して履修してください(シラバスは両方とも確認してください)。
ただし留学により連続して履修できない場合は、担当教員に申し出てください。

受講条件・その他注意
量子力学の基礎知識があること。

大学の基本方針により、3、7,11回目を対面授業で実施予定。
ただし、詳細に関しては1回目の授業で説明する。

授業の形態
講義,対面授業のみ

教科書・参考文献
教科書:講義ノートに従って進めるので特に指定しない。
参考文献:古澤 明著「量子光学と量子情報科学」
     R. Loudon著「光の量子論」小島忠宣、小島和子 共訳
     P. L. Knight and L. Allen著「量子光学の考え方」氏原紀公雄 訳

ALH区分
ALHとして実施

評価方法・評価割合
小論文(レポート)=80,授業への参加態度=20,ALH(アクティブ・ラーニング・アワー)=0

主題と目標
光の量子力学的な性質を講義する。まず、真空中の電磁場の量子化を行い、電磁場が調和振動子の集団と等価であることを導き、電磁場の基本的な量子状態であるFock状態、コヒーレント状態、スクィーズド状態、熱平衡状態の物理的性質を理解する。そして、量子光学システムの基本となるビームスプリッタ、干渉計、及びホモダイン測定について理解する。更に、量子化された電磁場と2準位原子系が相互作用しているシステムの物理的な性質を理解する。また、時間が許せば、量子光学の量子情報処理への応用についての紹介を行う。

授業計画
量子光学(1)では以下の内容の前半を講義する。
・量子力学、及び電磁気学の復習
・マックウェル方程式を用いての真空中の電磁場の量子化
・電磁場の代表的な量子状態(光子数固有状態、コヒーレント状態、及びスクィーズド状態)
・線形光学素子(ビームスプリッタと干渉計)の量子力学的記述
・ホモダイン測定(直行位相振幅の測定)
・コヒーレント状態の識別(ホモダイン測定、ケネディ測定、最適化された測定)
・その他:相補性原理の定式化、量子化された電磁場と2準位原子系の相互作用など

時間外学習
量子光学の授業で学んだ内容をしっかりと復習して、講義内容の理解を深めること。

学生へのメッセージ
量子光学を理解する為には、単に講義を聴くだけでなく、毎回のノートを復習して議論点を洗い出し、自力で理解できないときは、積極的に質問すること。

大学の基本方針により、3、7,11回目を対面授業で実施予定。
ただし、詳細に関しては1回目の授業で説明する。