Einführung in die Quantenoptik I — WS 2017/18

Wahlpflichtmodul 541d "Photonik und Quantenoptik"

web site

www.quantum.physik.uni-potsdam.de > Teaching > WS 2017/18

Kontakt:

Carsten Henkel, Tel. 0331 977 1498 (Raum 2.083), henkel@uni-potsdam.de

Format für BSc: (2V + 1Ü) x 2 über WS 2017/18 und SS 2018

= 6SWS wie im Modul-Handbuch angekündigt

Studienleistungen

Abgabe von Übungsaufgaben (als "Prüfungsnebenleistung"), davon einige elektronisch.

Im BSc-Studiengang wird das Modul 541d (9 LP = 240 bis 270 h Arbeit) mit einer mündlichen Prüfung abgeschlossen. Darin werden zwei Vorlesungen, z.B. QO I und QO II, geprüft.

Rücktritt: bis Fr 17. Nov 17

Inhaltliches

Voraussetzung: Elektrodynamik und Quantenmechanik I. Die "zweite Quantisierung" wird in der Vorlesung behandelt.

Das Programm der QO I legt Schwerpunkte auf die Materie-Licht-Wechselwirkung, sowie Photonen und Feldquantisierung. Es wird in jedem Fall die Vereinigungsmenge aus dem Modul-Handbuch und dem KomVV gebracht. Im Interesse einer gesunden Mischung zwischen experimentellen und theoretischen Aspekten werden ein paar Formeln "nur motiviert".

KomVV (WS)

Kurs über zwei Semester, der experimentell relevante Konzepte und theoretische Modellierung kombiniert. Der Inhalt wird in enger Abstimmung mit den experimentell arbeitenden Kollegen festgelegt. Materie-Licht-Wechselwirkung, Absorption, stimulierte Emission. Feldquantisierung, Photonen, Quantenzustände von Strahlung. Mastergleichungen, radiative Korrekturen, Photodetektion.

Modul-Handbuch (QO I und QO II)

The module provides an introduction into the concepts and methods of quantum optics. Subjects covered include a review of matter-light interaction, free field quantization, states of the radiation field (Fock, coherent, squeezed, thermal), quantum theory of passive optical elements, Jaynes-Cummings model, quantum theory of square-law detection (Glauber photodetector), Master equation, quantum theory of natural line width, Fokker-Planck equation, quantum theory of lasing, concepts of quantum information.

Querverbindungen am Institut

Gruppen M. Gühr, M. Bargheer, S. Santer, D. Neher (experimentell)

M. Wilkens, A. Pikovski, R. Metzler (theoretisch)

Literatur

Lehrbücher zur Quantenoptik:

Berman & Malinovsky

Scully & Zubairy

Shih

Grynberg, Aspect & Fabre

Garrison

Gerry & Knight

Walls & Milburn

Loudon

Vogel, Welsch & Wallentowitz

Meystre & Sargent III

Mandel & Wolf

Orszag

Cohen-Tannoudji, Dupont-Roc & Grynberg, "Atoms and Photons" (2 Bände)

potentielle Vorträge (im Lauf von Teil I oder zu Beginn von Teil II)

"(BA)" bedeutet: darauf aufbauend wäre eine Bachelor-Arbeit möglich.

Rydberg-Atome (BA)

Quasi-Wahrscheinlichkeiten, Gaußsche Zustände (BA)

Casimir-Energien, Regularisierung, Renormierung

Eichtheorien

Optomechanik: Kühlen von Spiegeln mit dem Strahlungsdruck

gequetschtes Licht in der Resonanz-Fluoreszenz (BA)

QED in Medien (semiklassische Quantisierung) (BA)

Quanten-Langevin-Gleichungen, input-output Formalismus (BA)

Monte-Carlo-Wellenfunktionen (BA)

potentielle Bachelor-Arbeiten

Überarbeitung des deutschen Wikipedia-Eintrags "Quantenoptik"

Rydberg-Atome (BA)

"riesige" Elektronenwolken und Himmelsmechanik,

Ohm'sche Gezeitenreibung zwischen geladenen Kugeln

Quasi-Wahrscheinlichkeiten, Gaußsche Zustände (BA)

Quantenzustände von Ketten von Oszillatoren

QED in Medien (semiklassische Quantisierung) (BA)

Photonen in beschichteten Oberflächen