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1 光量子计算&姚星灿 陈增兵 潘建伟1

1.1 引言3

1.2 量子算法6

1.2.1 Shor量子算法6

1.2.2 Grover搜索算法10

1.2.3 量子仿真算法10

1.3 光量子计算理论基础11

1.3.1 基本的量子门11

1.3.2 基于量子隐形传态的量子计算15

1.3.3 KLM方案16

1.3.4 单向量子计算19

1.3.5 光量子计算中的错误24

1.4 光量子比特的制备和相干操纵27

1.4.1 光量子比特的制备28

1.4.2 光量子比特的相干操纵42

1.4.3 光量子态的测量62

1.5 光量子计算最新进展69

1.5.1 玻色采样实验69

1.5.2 拓扑量子纠错实验80

1.5.3 盲量子计算实验实现89

1.5.4 Shor算法的光学实现93

1.5.5 基于簇态的单向量子计算实验97

1.5.6 基于“非簇态”的单向量子计算103

1.5.7 求解线性方程组实验111

参考文献116

2 量子与原子光学新进展&张卫平 等123

2.1 引言125

2.2 腔光力学127

2.2.1 光的力学效应127

2.2.2 基于腔结构的光力学129

2.2.3 腔光力学与弱力测量131

2.2.4 量子区域的腔光力学133

2.2.5 总结和展望137

2.3 超冷里德伯原子与光相互作用138

2.3.1 里德伯原子简介138

2.3.2 光与原子的相互作用143

2.3.3 里德伯原子的偶极阻塞效应149

2.3.4 里德伯原子的应用151

2.4 自旋轨道量子气体与规范势153

2.4.1 自旋轨道耦合153

2.4.2 人造规范势153

2.4.3 自旋轨道耦合量子气体158

2.4.4 自旋轨道耦合与安德森局域化160

2.5 相位测量与量子噪声163

2.5.1 相位测量163

2.5.2 马赫-曾德（Mach-Zehnder）干涉仪的相位测量165

2.5.3 量子效应增强的相位测量169

2.5.4 总结与展望176

2.6 二维磁光阱与预报式单光子源177

2.6.1 二维磁光阱177

2.6.2 提高光学深度180

2.6.3 可控预报式单光子源182

2.6.4 窄线宽时域波函数可控的单光子184

2.6.5 应用186

2.7 拉曼散射中的量子关联187

2.7.1 原子系综中的拉曼散射187

2.7.2 原子合作自旋激发187

2.7.3 合作自旋激发-光子关联188

2.7.4 自旋激发-光子操控的应用190

2.8 光量子关联干涉仪193

参考文献202

3 腔量子电动力学与单原子操控&张天才 李刚211

3.1 腔量子电动力学：真空及其与原子的作用213

3.2 腔量子电动力学的基本原理和处理方法221

3.2.1 箱子中的电磁场221

3.2.2 封闭箱子中光与原子的作用：从半经典到全量子，从封闭微小空间到无穷大自由空间（无穷大箱子）225

3.2.3 开放腔系统中光与原子的作用237

3.2.4 真实的腔-原子系统：从大系统到小系统，从弱耦合到强耦合242

3.2.5 小结252

3.3 腔量子电动力学的基本实验技术和方法253

3.3.1 中性原子操控技术253

3.3.2 微光学腔的构建、测量与控制技术262

3.3.3 单粒子测量技术275

3.3.4 小结284

3.4 腔量子电动力学的发展历史、现状和未来284

3.4.1 历史回顾284

3.4.2 实验进展286

3.4.3 未来发展304

参考文献308

4 微腔光机械系统及其拓展应用&朱卡的 李金金 何炜323

4.1 绪论325

4.1.1 光学谐振腔的研究背景325

4.1.2 微米（纳米）机电系统的研究背景327

4.1.3 腔光力学系统的研究背景329

4.2 微腔光机械系统331

4.2.1 理论模型332

4.2.2 微腔光机械系统中的常规模式分裂334

4.2.3 微腔光机械系统中的快慢光现象338

4.2.4 微腔光机械系统中的全光克尔开关347

4.2.5 微腔光机械系统中的存光现象351

4.3 广义腔光机械系统357

4.3.1 广义腔光机械系统模型357

4.3.2 最小的广义腔光机械系统——量子点365

4.3.3 基于碳纳米管的广义腔光机械系统371

4.3.4 其他广义腔光机械系统382

参考文献397

索引407