Enkeltfag 10 ECTS

Kvanteoptik

Overordnede kursusmål

Moderne optik og fotonik benytter i stigende grad kvantefysikken til beskrivelse af optiske processer og systemer. Dette skyldes bl.a. udviklingen af laserteknologien samt arbejdet med stadig mindre optiske nano-komponenter, hvor vekselvirkninger mellem enkeltatomer og fotoner indgår. Målet med kurset er at give den studerende en god generel baggrund samt et grundigt fundament for videre arbejde med forskning inden for kvanteoptik.

See course description in English

Læringsmål

  • Forstå kvantiseringen af det elektromagnetiske felt og benytte denne viden til at beskrive vakuum feltet samt Forstå kohærensegenskaberne af optiske kvantetilstande.
  • Forklare forskelle mellem blandede og rene kvantemekaniske optiske tilstande og beregne målbare størrelser ved brug disse tilstande.
  • Diskutere forskellige matematiske kvanterepræsentationer af optiske kvantetilstande; Fock repræsentationen, positionsrepræsentationen og Wigner funktionsrepræsentationen.
  • Beskrive forskellige måleteknikker i kvanteoptikken såsom den homodyne detektor og fotontælleren.
  • Forklare den fundamentale atom-lys vekselvirkning ved brug af semiklassisk metode såvel som den fulde kvantemekaniske metode (Jaynes-Cummings modellen).
  • Forstå åbne dissipative kvantemekaniske systemer og i særdeleshed kvanteelektrodynamik for kaviteter.
  • Diskutere hvordan et kvantesystem kan beskyttes fra dekohærens og disentanglement.
  • Diskutere forskellige optiske elementer som transformerer kvantetilstande såsom stråledeleren, den parametriske forstærker og fasepladen.
  • Diskutere og udføre udregninger på moderne anvendelser af kvanteoptikken såsom, kvantemetrologi, kvanteinformatik og kvante opto-mekanik.
  • Forstå avancerede eksperimenter i kvanteoptik.

Kursusindhold

Kurset indfører den studerende i såvel den semiklassiske som den fuldt kvantiserede beskrivelse af vekselvirkning mellem stråling og nano-strukturer. Disse metoder benyttes til at beskrive lysfeltet i forskellige kvanteoptiske tilstande samt absorption, emission og fotodetektion. I sidste del af kurset arbejdes med kvanteoptisk beskrivelse af interferens og kohærens, støjfænomener i detektorer og lasere samt generering og måling af unikke kvanteoptiske fænomener som f.eks. squeezed light og entanglement. Endelig beskrives den kvantemekaniske kobling mellem lys og nano-strukturer i optiske mikrokaviteter samt anvendelser af kvanteoptikken i metrologi og informatik. Den studerende indføres hermed i de nyeste kvanteoptiske problemer i forskningen. Ud over forelæsningerne vil den studerende lære at anvende nogle af de tillærte begreber ved kvanteoptiske eksperimenter

Anbefalede forudsætninger

34020/10102, Fotonik og kvantemekanik

Undervisningsform

Forelæsninger og grupperegning.

Se kurset i kursusbasen

Tilmelding

Sprog
Varighed

13 uger

Institut

Fysik

Sted

DTU Lyngby Campus

Electro
Kursus ID 10380
Kursustype Kandidat
Semesterstart Uge 5
Semester slut Uge 19
Dage tirs 13-17, fre 8-12
Pris

15.000,00 kr.

Tilmelding