单光子与量子通信加密

前言

第1章 自由单光子是经典波包

1.1 光的干涉、衍射和偏振实验

1.1.1 理论基础

1.1.2 光的干涉

1.1.3 光的衍射

1.1.4 光的偏振和偏振光的干涉

1.2 经典电磁波

1.2.1 四维矢量势和四维电磁场张量

1.2.2 电磁场方程与电磁波方程

1.2.3 平面电磁波

1.3 光子波包

1.3.1 波源的振动

1.3.2 脉冲

1.3.3 调幅的行波

1.3.4 单光子波包

1.4 偏振

1.4.1 偏振的概念

1.4.2 产生偏振光子的方法

1.4.3 偏振光的干涉

第2章 单光子是经典粒子

2.1 光电效应实验

2.2 单光子

2.2.1 真空中的经典粒子

2.2.2 四维动量

2.2.3 单光子的质量、能量、动量、速度

2.2.4 单光子的力学量的洛伦兹变换

2.3 单光子是一个“粒子包”

第3章 光子是电磁场量子

3.1 经典电磁场的量子化

3.1.1 正则量子化

3.1.2 福克态空间

3.1.3 单光子电磁场的量子化

3.2 光子

3.3 光子的偏振与自旋

3.3.1 一个光子的两个偏振本征态的相干叠加

3.3.2 光子的两个偏振态的密度矩阵

3.3.3 单光子的自旋

3.3.4 自旋极化矢量

3.4 单光子波包

3.4.1 单光子波包

3.4.2 在坐标空间中

3.4.3 在动量空间中

3.4.4 单光子的能量

3.5 单光子的Wigner函数

3.6 单光子波包是空心的

第4章 单光子干涉实验：单光子不可分

4.1 单光子源

4.2 单光子探测器

4.3 一个单光子同时被反射和透射

4.4 透射光通过多个1/2分光器

4.5 反射光和透射光汇聚于第二个1/2分光器

4.5.1 实验一

4.5.2 实验二

4.5.3 实验三

……

第5章 光子纠缠态

第6章 量子算法及实验实现

第7章 单光子通信与加密

第8章 光速

参考文献

《单光子与量子通信加密》是论述单光子与通信加密的理论和实验基础及其最新进展的一部专著。首先将真空中的自由单光子看作是具有相近的波矢量的一些具有确定振动方向的经典电磁波所形成的经典波包；接着将真空中的自由单光子看作为静止质量为零、以光速运动的完全狭义相对论性的经典粒子；第三章，从电磁波的量子化得到光子的概念，每个单光子有波动和粒子双重特性；第四章讨论单光子干涉实验与单光子的不可分性；第五章讨论迄今为止的单光子的相干与纠缠特性的理论和实验结果和应用；第六章讨论光子计算的理论和实验研究近况；第七章讨论单光子通信与加密的理论和实验研究近况；第八章讨论光速，包括光速理论和实验研究近况以及对“超光速”的理论和实验的评述。