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Theoretische Quantenoptik 1 (SS 2002)

DozentProf. Dr. Günter Mahler
BeginnFr. 19.04.2002
OrtV57.06 (NWZ II)
ZeitFr. 11:30 - 13:00 Uhr
SpracheDeutsch
Übungen
AufgabenblattPDF
Blatt 1 (03.06.2003)(54,38 KB)
Blatt 2 (03.06.2003)(66,13 KB)
Blatt 3 (03.06.2003)(86,5 KB)
Blatt 4 (03.06.2003)(52,33 KB)
Blatt 5 (03.06.2003)(62,55 KB)
Blatt 6 (03.06.2003)(43,66 KB)
Blatt 7 (03.06.2003)(94,49 KB)
Inhaltsverzeichnis
  1. Einleitung
    1. Historische Anmerkungen
    2. Erzeugung und Detektion von Licht
  2. Input/Output-Analyse
    1. Superposition statt Entropie (Kontroll-Problematik)
      1. Unentscheidbarkeit und Symmetrie
      2. Herstellung von Superpositionen: Polarisation als Spin, Energie-Zustände,
      3. Strahlrichtungen, Beugung
      4. Mehrfache Zustands-Indizes, Verschränkung
      5. Parametric down-conversion Typ II, Superradianz (qualitativ)
    2. Interferenz-Muster (Phasen-Muster)
      1. Phasen und Moden, ebene Wellen
      2. Doppelspalt: klassische Formulierung, quantenmechanische Formulierung
      3. Intensitätsmuster
    3. Strahlteiler
      1. Stokes-Bedingungen, Moden-Transformation, unitäre Matrix
      2. Heisenbergbild
      3. Koinzidenz-Messung (Expt. Grangier + Aspect)
      4. Balanced Homodyne (Semiklassische Parametrisierung)
      5. Quadratur-Komponenten
    4. Interferometer
      1. Mach-Zehnder
      2. Dynamischer Phasenschieber: Sagnac-Effect
      3. Neutronen-Interferometrie im Schwerefeld (Expt. Colela)
    5. Liouville-Raum
      1. Übergangsoperatoren,
      2. Erzeugungs-, Vernichtungs-Operatoren
      3. Fock-Zuständ e
      4. ``Lineare Operatoren'', Quadratur-Operatoren,
      5. Allgemeine Bogoliubov-Transformation
      6. Produkt-Hilberträume
    6. Mehrteilchen-Interferometrie
      1. 2-Teilchen-Phasenmuster
      2. Komplementarität 1-/2-Teilchen-Interferenz (Expt. Kwiat)
      3. Franson-Interferometer und Verschränkung
    7. Welcher-Weg Information und Quantum Eraser
      1. Beobachtung ohne Wechselwirkung
      2. Interferenz mit Atomstrahlen (Expt. Dürr, Rempe)
      3. C-60 Interferenz und Photon-Emission (Expt. Arndt, Zeilinger)
  3. Zustands-Modelle
    1. Dichte-Operator
      1. Reine Zustände, gemischte Zustände
      2. Schrödinger-Bild, Heisenberg-Bild
      3. Reduzierter Dichteoperator
      4. Korrelation (Ko-Varianz)
    2. Entropien
      1. Von Neumann Entropie,
      2. reduzierte Entropie,
      3. Theorem von Araki und Lieb,
      4. Interpretation nicht-reiner Zustände
      5. Verschränkung und Entropie
      6. Bure s-Metrik und Unitär-Invarianz
    3. Photon-Statistik
      1. Fock-Darstellung des Dichte-Operators
      2. Varianz, Mandel-Q-Paramter,
      3. stat istische Modelle (Binomial, Poisson, Bose)
    4. Feld-Korrelationsfunktionen
      1. 2-Punkt-Erwartungswerte
      2. Schwarzsche Ungleichung
      3. Anwendungen (Detektor, Leist ungsspektrum)
    5. Phasen-Operator
      1. Problematik einer Unschärfe-Relation Phase/Photonzahl
      2. Pegg-Barnett-Verfahren
      3. Phasen-Zustände in endlichen Fockräumen
    6. Kohärente Zustände (Glauber-Zustände)
      1. Definitionen, Verschiebungs-Operator
      2. Fock-Darstellung, Photon-Statistik
      3. Korrelationsfunktionen
      4. Unschärfe-Relation
    7. Quetsch-Zustände (Squeezed states)
      1. Spezielle Bogoliubov-Trafo,
      2. Squeezing-Operator
    8. Thermische G leichgewichtszustände
      1. Kanonischer Dichte-Operator (Beobachtungsebene)
      2. Bose-Verteilung, Mandel-Q-Parameter
    9. Bell-Zustände
      1. SU(2)-Algebra, m-Cluster-Operatoren
      2. Bell-Basis
      3. Spin-Korrelation
    10. Test des ``Lokalen Realismus''
      1. Bellsche Ungleichung (Expt. Aspect)
      2. GHZ-Zustände (Expt. Bouwmeester)
      3. Anwe ndung: Quanten-Kryptographie (``Schlüssel-Bereitstellung'')
Literaturhinweise
  • M.O. Scully, M. Zubairy: Quantum Optics, 1997
  • D. J. Walls, G. J. Milburn: Quantum Optics , 1994
  • H. A. Bachor: A Guide to Experiments in Quantum Optics, 1998
  • L. Mandel, E. Wolf: Optical Coherence and Quantum Optics, 1997