光子光学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:李桂春

出品人:

页数:411

译者:

出版时间:2010-4

价格:52.00元

装帧:

isbn号码:9787118067224

丛书系列:

图书标签:

• 1
• 光子学
• 光学
• 光子光学
• 电磁学
• 量子光学
• 激光
• 光学材料
• 光波导
• 非线性光学
• 光学器件

好的，这是一份关于一本名为《宏观世界下的量子纠缠与信息传递》的图书简介。 --- 《宏观世界下的量子纠缠与信息传递》 内容简介 本书概述 《宏观世界下的量子纠缠与信息传递》是一部深入探索量子力学前沿理论与其实际工程应用的专著。本书旨在打破传统物理学中将量子现象束缚于微观尺度认知藩篱的局限，着重阐释如何在宏观可观测的物理系统中，实现并利用量子纠缠效应，构建高效、安全的信息传输与处理机制。我们聚焦于如何从基础原理出发，构建起连接量子世界的奇特现象与我们日常可感知的经典世界的桥梁，特别强调了在温度、环境噪声等非理想条件下，保持量子态相干性的工程化挑战与突破。 第一部分：量子纠缠的宏观维度重构 本书的第一部分为理解量子纠缠从微观粒子层面拓展至宏观系统提供了坚实的理论基础。我们首先回顾了贝尔不等式的核心思想，并详细分析了如何通过精心设计的实验装置，将这种“鬼魅般的超距作用”从光子、电子对扩展到由大量粒子构成的宏观集合体，如超导电路、机械振子乃至低温下的冷原子团。 1.1 纠缠的度量与判据： 详细介绍了冯·诺依曼熵、纠缠纯度、纠缠见证者等量化指标，并讨论了在存在系统退相干的情况下，如何准确、高效地判别一个多体系统是否仍保持显著的纠缠特性。我们引入了“有效纠缠温度”的概念，用以评估宏观系统对抗热噪声的能力。 1.2 宏观量子态的制备： 重点分析了当前制备宏观纠缠态的两大主流技术路径：基于超导量子比特（Transmon Qubits）的耦合网络和基于腔电动力学（Cavity QED）的介质媒介传输。书中对每种方法的物理限制、可扩展性以及对环境控制的精度要求进行了详尽的对比和剖析，尤其是对“工程可读性”的指标进行了量化分析。 1.3 退相干机制的精细化建模： 识别并量化了导致宏观量子态退化的主要噪声源，包括电磁辐射、声子振动和材料缺陷。我们提出了一个包含多重弛豫通道的非马尔可夫噪声模型，用以更准确地预测纠缠态的寿命，并探讨了主动误差抑制技术（如动态解耦序列）在维持宏观相干性中的作用。 第二部分：量子纠缠驱动的信息通道 本书的核心在于阐释如何将前一部分建立的宏观纠缠资源转化为实际可用的信息技术。我们聚焦于量子隐形传态、量子密钥分发（QKD）的宏观实现，以及探索纠缠在提高经典通信信道容量中的潜力。 2.1 宏观隐形传态的挑战与实现： 虽然量子隐形传态在单光子层面已成熟，但将其应用于包含数十个甚至上百个自由度的宏观态，面临着如何精确测量和破坏贝尔态的巨大挑战。本书详细介绍了利用光场模式与物质接口耦合，实现远距离、高保真度的量子态转移实验方案，并讨论了其在构建分布式量子计算网络中的潜在应用。 2.2 抗窃听的宏观密钥分发网络： 详细阐述了基于纠缠的BB84和E91协议在实际工程中的部署。特别关注了如何利用掺铒光纤网络中的纠缠源，在城市尺度网络中实现密钥分发速率的提升，同时分析了在光纤损耗和探测器效率限制下，安全距离与密钥率之间的最优平衡点。书中包含一个关于“诱骗态协议”在处理宏观噪声源引入的假阳性（False Positive）攻击的深度分析。 2.3 纠缠增强的信道容量： 探讨了纠缠态作为一种新型资源，如何突破香农公式对经典信道的限制。我们分析了“纠缠辅助编码”的理论框架，并通过一个基于高维哈明边界的实验模型，展示了在特定信道模型下，纠缠辅助系统相对于同等功率的经典系统，在信息传输效率上的增益。 第三部分：面向未来的集成与工程化 本书的最后一部分转向实际的系统集成和未来的发展方向，重点关注如何将实验室级别的量子现象转化为可大规模制造和部署的工程器件。 3.1 固态量子存储器设计： 量子信息的传输必须依赖于可靠的存储。我们详细比较了基于稀土离子掺杂晶体（如$ ext{Pr}^{3+}: ext{YSO}$）和基于氮空位（NV）中心的固态存储方案。着重分析了如何通过优化晶格缺陷和外部磁场调控，实现长达数秒级的相干时间，以及如何设计高效率的“读出/写入”接口，实现与光纤网络的无缝对接。 3.2 低温与真空环境的工程化： 宏观量子系统对环境极端敏感。本书提供了关于稀释制冷机（Dilution Refrigerator）在量子光学实验中的应用指南，包括热负载管理、磁屏蔽以及振动隔离技术的最新进展。并介绍了超高真空系统在保持超导线路品质因子（Q Factor）方面的关键设计参数。 3.3 跨尺度接口：从比特到信息包： 展望了如何建立一个统一的量子信息体系，其中宏观纠缠态不再是孤立的实验现象，而是作为构建更大规模量子网络的基础单元。书中探讨了如何通过“纠缠交换”机制，构建一个由多个独立量子节点组成的级联网络，并提出了衡量整个网络鲁棒性的新指标——“全局量子信息连通度”。 目标读者 本书适合于物理学、电子工程、通信科学等领域的高年级本科生、研究生，以及在量子技术、光电子器件和高性能计算领域工作的科研人员和工程师。阅读本书需要具备扎实的量子力学和电磁学基础知识。本书力求理论深度与工程实践相结合，为读者理解和参与下一代信息技术的研发提供全面的视角和工具。

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