量子电动力学简介
量子场论发展中历史最长和最成熟的分支。简写为QED。它主要研究电磁场与带电粒子相互作用的基本过程。在原则上，它的原理概括原子物理、分子物理、固体物理、核物理及粒子物理各领域中的电磁相互作用过程。它研究电磁相互作用的量子性质(即光子的发射和吸收)、带电粒子（例如正负电子）的产生和湮没以及带电粒子之间的散射、带电粒子与光子之间的散射等。从应用范围的广泛、基本假设的简单明确、与实验符合程度的高度精确等方面看，在现代物理学中是很突出的。
内容量子电动力学认为，两个带电粒子（比如两个电子）是通过互相交换光子而相互作用的。这种交换可以有很多种不同的方式。最简单的，是其中一个电子发射出一个光子，另一个电子吸收这个光子。稍微复杂一点，一个电子发射出一个光子后，那光子又可以变成一对电子和正电子，这个正负电子对可以随后一起湮灭为光子，也可以由其中的那个正电子与原先的一个电子一起湮灭，使得结果看起来像是原先的电子运动到了新产生的那个电子的位置。更复杂的，产生出来的正负电子对还可以进一步发射光子，光子可以在变成正负最终表现为两个电子之间的相互所有这些复杂的过程，电子对……而作用。量子电动力学的计算表明，不同复杂程度的交换方式，对最终作用的贡献是不一样的。它们的贡献随着过程中光子的吸收或发射次数呈指数式下降，而这个指数的底，正好就是精细结构常数。或者说，
在量子电动力学中，任何电磁现象都可以用精细结构常数的幂级数来表达。这样一来，精细结构常数就具有了全新的含义：它是电磁相互作用中电荷之间耦合强度的一种度量，或者说，它就是电磁相互作用的强度。
发展过程1925年量子力学创立之后不久，P.A.M.狄喇克于1927年、W.K.海森伯和W.泡利于1929年相继提出了辐射的量子理论，奠定了量子电动力学的理论基础。在量子力学范围内，可以把带电粒子与电磁场相互作用当作微扰，来处理光的吸收和受激发射问题，但却不能处理光的自发射问题。因为如果把电磁场作为经典场看待，在发射光子以前根本不存在辐射场。原子中处于激发态的电子是量子力学中的定态，没有辐射场作为微扰，它就不会发生跃迁。自发射是确定存在的事实，为了解释这种现象并定量地给出它的发生几率，在量子力学中只能用变通的办法来处理。一个办法是利用对应原理,把原子中处于激发态的电子看成是许多谐振子的总和，把产生辐射的振荡电流认定与量子力学的某些跃迁矩阵元相对应，用以计算自发射的跃迁几率。从这个处理办法可以得到M.普朗克的辐射公式，以此反过来说明对应原理的处理是可行的。另外一种办法是利用A.爱关于自发射几率和吸收几率间的关系。虽然这些办法所得的结因斯坦但在理论上究竟是与量子力学体系相矛盾的果可以和实验结果符合，
──量子力学的定态寿命为无限大。
狄喇克、海森伯和泡利对辐射场加以量子化。除了得到光的波粒二象性的明确表述以外，还解决了上述矛盾。电磁场在量子化以后,电
场强度E和磁场强度H都成为算符。它们的各分量满足一定的对易关系,它们的“期待值”（即实验中的测量平均值）应满足量子力学的测不准关系，它们不可能同时具有确定值（即均方差同时为零）。作为
一个特例，它们不可能同时确定为零。在没有光子存在的状态（它被称为是辐射场的真空态）中，E和H的平均值为零。但E2与H2的平均值不为零（否则均方差就同时为零了）。这就是量子化辐射场的它与量子力学中谐振子的零点能十分类似。。场在量子真空涨落化以后，产生和湮没成为普遍的、基本的过程。因此在原子处于激发态时，虽然没有光子存在，电子仍能向低能态跃迁并产生光子。从辐射场量子理论的表述出发，可以计算各种带电粒子与电磁场相互作用基本过程的截面，例如康普顿效应、光电效应、轫致辐射、电子对产生和电子对湮没等。这些结果都是用微扰论方法取最低级不为零的近似得到的，与实验有较好的符合。但不论是那一种过程，计算高一级近似的结果时，一定遇到，即得到无限大的结果。这一点是发散困难J.R.奥本海默在1930年首先指出的。此后十几年中，尽管在许多电磁基本过程的
研究上，以及在高能辐射在物质中的贯穿和宇宙线的级联簇射等方面的研究上，量子电动力学继续有所发展，但在解决基本理论中的发散困难上仍处于相对的停滞状况。
年实验物理学提出了挑战。在此以前，狄喇克相对论波动1947
方程对描述电子行为是十分成功的：它能预指出电子自旋为1/2,磁
矩为（称为），所给出的氢原子能级和实验也符合得较好。玻尔磁子由
于实验技术的迅速发展，更精确的测量给出氢原子的2P1/2和2S1/2
态能量稍有差别，而狄喇克方程给出这两个状态能量相同。这个差别称为。另外，电子磁矩也略偏离于一个玻尔磁子。在此兰姆移位以前曾考虑过，电子是要和电磁辐射场的真空涨落相互作用的。但计算这种相互作用能遇到了发散困难，因此被搁置起来。在确切的实验结果面前，就非解决不可了。兰姆移位发现后一年，H.A.贝特就作了一个估算。他考虑处于2S和2P态的电子和真空涨落的相互作用1/21/2能虽然都是无限大，但经过一些近似处理它们的差可得出有限值，而且和实验定性符合。于是如何从无限大中分出有意义的有限部分就成为一系列新的计算的共同指导思想，虽然这些尝试都还比较成功，但它们都有一个共同的问题：从无限大分出有意义的有限结果的过程都很繁琐而且不很可靠。因此需要找出明确、简洁而且在理论上有根据的办法，它的结果还要和实验符合。
新的理论体系是由R.P.费因曼、J.S.施温格、朝永振一郎、F.J.戴森等人在1948～1949年建立的。他们用“”的概念把发散量确重正化切而不含混地归入电荷与质量的重新定义之中，从而使高阶近似的理论结果都不再包含发散。发散量的处理充分利用了相对论协变性和规范不变性。新理论表述之所以能够作到确切地处理发散量，是因为从一开始就把理论表述严格地建立在相对论协变形式及规范不变要求
的基础之上。．
在新的理论表述形式下进行了各种过程的高阶修正的计算，这些结果都满足了由于实验条件和精确度的提高对理论提出的愈来愈高的
要求。量子电动力学是一种规范场的理论。将电磁作用和弱作用统一
起来是量子场论的一个重要发展阶段。电弱统一理论的标准模型以及描述强相互作用的量子色动力学都是属于规范场理论的范畴。它们的建立都从量子电动力学的理论及方法中得到借鉴和启示。从量子电动力学的研究中建立起来的重正化理论不仅用于粒子物理，而且对统计物理也是有用的工具（见、）。重正化群相和相变自由电磁场的量子化真空中电磁场的电磁势可以看成是具有不同波矢kλ的平面波的叠加，在叠加中平面波λ成分的展开系数称为qλ。电磁场的能量可以通过qλ表示：
此处是平面波λ的角频率。上式右方正是谐振子（角频率为ωλ）能量之和。因此,可以把电磁场看成是无穷多谐振子的集合。这是一个无穷多自由度的力学体系：qλ是广义坐标；pλ=妜λ是广义动量。根据量子力学，体系的广义坐标算符和正则共轭的广义动量算符应满足对易关系。如将上式中的qλ及妜λ当作这样的算符，则可以把场的能量及动量算符表示为：
上的光子──电磁场的量子──数算符。场λ是处于状态λn式中的量子化实际上是量子力学的自然的推广：把有限自由度力学体系的量子化推广到无穷维自由度的力学体系中。以上的量子化过程表明,从场的观点出发,经过量子化就得到了粒子图像：场的能量（动量）即分别是光子的能量（动量）的和。场量子化以后，代表场的电磁势就成为算符，它包含各个状态λ的光子的产生和湮没算符，以在理
论中反映光子的发射和吸收。这就在理论中体现了。波粒二象性量子化的电磁场具有一个重要的特点，即有真空涨落。这种真空涨落是有直接观测效应的。例如，由于真空涨落，不带电的平行板电容器极板间存在微弱的引力，而这点已由实验所证实。当然，最重要的例子还是氢原了能级的兰姆移位。这个效应的90％是由于电子和电磁场
的具空涨落相互作用造成的。
自由电子场的量子化狄喇克相对论波动方程成功地描述了电子
的微观性质。为了解决方程的负能量解所带来的困难，狄喇克提出了“空穴理论”。空穴理论既预言子电子的──正电子──的反粒子存在，也预言了电子对的产生和湮没两种现象的存在。但空穴理论也带来了无限大的真空能量和无限大真空电荷密度的问题。这些困难可以在将狄喇克场量子化时适当定义负能量粒子湮没算符为反粒子产生算符
就可以避免。(How?)在相对论性的理论中,不存在真正的单粒子问题。即使是真空态(即电子数与正电子数均为零),也有电子对涨落，而要描述粒子数变化并能避免上述的空穴理论的困难，就必须对电子场进行量子化。对电子场进行量子化，不能采取将共轭力学量作其在电磁场量子化时采取了对易关系，为满足对易关系的算符处理。．
结果就是处于一定状态的光子数算符的本征值取0、1、2、……等值。但电子是满足泡利不相容原理的。在一个状态上的电子数目只能是0或1。要得到这个结果,必须用反对易关系来代替对易关系：
与各代表λ态上电子的湮没算符及此处bλμ态上电子的产生算
符。自旋他发现两种不同的量子化方法促使泡利研究自旋统计关系。在进行场的量为整数的粒子（例如光子）服从玻色—爱因斯坦统计，服从费密—例如电子)(子化时应该用对易关系；自旋为半整数的粒子ψ对电子场狄喇克统计，在进行场的量子化时应该用反对易关系。（电子和正电进行场量子化以后也得到场量子（它满足狄喇克方程）子）的粒子图像。在光子量子化电磁场的极限就是经典电磁场（例如无线电波）,电磁场的性质就由经典的麦克斯韦方程组描述。量子化数目很大时,却没有类似的经典极限，因为在一个状态上最多只能存在电子场ψ一个电子。相应的“经典”场方程就是描述单个电子的狄喇克方程，,q>>啚时Δ只有在对电子的描述可以粗略到它显然不是经典的。Δp狄喇克电子理论才归结为满足狭义相对论的经典力学方程。
根据量子场论的观点，粒子间的相互作相互作用的量子化场
相互作用场的哈密顿量可以分用都是通过场与场的相互作用实现的。为两部分
H=H+H, I0H0是自由电磁场与自由电子场的哈密顿量之和。它的本征态就是具代表电磁场与电子HI有一定光子数与一定电子及正电子数的状态。．它与成正比。此处γ是狄喇克矩阵；ψ和场的相互作用,徰μ是电子场及其狄喇克伴随场算符，它们分别代表电子湮没(或正电子产生)和电子产生（或正电子湮没）；A是电磁势算符，代表光子的发μ射或吸收。自由场的量子场论(由H所代表)是可以精确解的。但相0互作用场的量子场论(由H=H+H代表)难于求到精确解。
量子电动力学简介 量子场论发展中历史最长和最成熟的分支。简写为QED。它主要研究电磁场与带电粒子相互作用的基本过程。在原则上，它的原理概括原子物理、分子物理、固体物理、核物理及粒子物理各领域中的电磁相互作用过程。它研究电磁相互作用的量子性质(即光子的发射和吸收)、带电粒子（例如正负电子）的产生和湮没以及带电粒子之间的散射、带电粒子与光子之间的散射等。从应用范围的广泛、基本假设的简单明确、与实验符合程度的高度精确等方面看，在现代物理学中是很突出的。 内容量子电动力学认为，两个带电粒子（比如两个电子）是通过互相交换光子而相互作用的。这种交换可以有很多种不同的方式。最简单的，是其中一个电子发射出一个光子，另一个电子吸收这个光子。稍微复杂一点，一个电子发射出一个光子后，那光子又可以变成一对电子和正电子，这个正负电子对可以随后一起湮灭为光子，也可以由其中的那个正电子与原先的一个电子一起湮灭，使得结果看起来像是原先的电子运动到了新产生的那个电子的位置。更复杂的，产生出来的正负电子对还可以进一步发射光子，光子可以在变成正负最终表现为两个电子之间的相互所有这些复杂的过程，电子对……而作用。量子电动力学的计算表明，不同复杂程度的交换方式，对最终作用的贡献是不一样的。它们的贡献随着过程中光子的吸收或发射次数呈指数式下降，而这个指数的底，正好就是精细结构常数。或者说，
在量子电动力学中，任何电磁现象都可以用精细结构常数的幂级数来表达。这样一来，精细结构常数就具有了全新的含义：它是电磁相互作用中电荷之间耦合强度的一种度量，或者说，它就是电磁相互作用的强度。 发展过程1925年量子力学创立之后不久，P.A.M.狄喇克于1927年、W.K.海森伯和W.泡利于1929年相继提出了辐射的量子理论，奠定了量子电动力学的理论基础。在量子力学范围内，可以把带电粒子与电磁场相互作用当作微扰，来处理光的吸收和受激发射问题，但却不能处理光的自发射问题。因为如果把电磁场作为经典场看待，在发射光子以前根本不存在辐射场。原子中处于激发态的电子是量子力学中的定态，没有辐射场作为微扰，它就不会发生跃迁。自发射是确定存在的事实，为了解释这种现象并定量地给出它的发生几率，在量子力学中只能用变通的办法来处理。一个办法是利用对应原理,把原子中处于激发态的电子看成是许多谐振子的总和，把产生辐射的振荡电流认定与量子力学的某些跃迁矩阵元相对应，用以计算自发射的跃迁几率。从这个处理办法可以得到M.普朗克的辐射公式，以此反过来说明对应原理的处理是可行的。另外一种办法是利用A.爱关于自发射几率和吸收几率间的关系。虽然这些办法所得的结因斯坦但在理论上究竟是与量子力学体系相矛盾的果可以和实验结果符合， ──量子力学的定态寿命为无限大。 狄喇克、海森伯和泡利对辐射场加以量子化。除了得到光的波粒二象性的明确表述以外，还解决了上述矛盾。电磁场在量子化以后,电
量子光学与量子信息
量子光学与量子信息 摘要：量子光学是应用辐射的量子理论研究光辐射的产生、相干统计性质、传输、检测以及光与物质相互作用中的基础物物理问题的一门学科。 关键字：量子光学量子信息 JC模型 TC模型 早在1900和1905年,普朗克和爱因斯坦就提出了光量子假说,并成功解释了黑体辐射谱分布与光电效应,确定了光具有波粒二象性的基本物理思想。然而,长期以来由于经典电磁辐射理论能完满地解释绝大多数物理光学实验现象,光的量子理论并未得到系统发展。直到2O世纪7O年代以后,随着激光与光电子技术的进步,一系列用经典理论无法解释的非经典光学效应逐步被实验观测,才形成了以量子化光场为基础的量子光学学科领域。 光量子或称光子为基本能量单元的量子化光场遵循量子电动力学基本规律,严格地说只有用QED理论,才能解释迄今为止所观察到的所有光学现象。量子光学用量子电动力学理论研究光场的量子性和相干性,以及光与原子相互作用的量子力学效应。当前,量子光学中应用性较强的重要研究领域有:光场的量子噪声,光场与物质相互作用中的动量传递、腔量子电动力学等。 在光学与原子物理这门课程的学习中，我们了解到了量子化这个概念。那么，量子光学在科技实验研究中有哪些应用呢？ 首先，量子光学的原理和理论基础为： 热辐射基尔霍夫定律 一．热辐射
1．热辐射：在一定时间内辐射能量的多少及能量按波长的分布都与物体的温度有关，故称电磁辐射为热辐射（温度辐射）； 辐射能(λ,T )，如炉子,酒精灯… 2．平衡热辐射：相同时间内辐射与吸收的能量相等，T 不变 二． 辐出度(辐射出射度,发射本领) 1． 单色辐出度：单位时间内从物体表面单位面积上向各个方向所发射的波长在λλλd ~+范围内辐射能量)T (dE λ和波长间隔λd 的比值 λ λλd )T (dE )T (e = 2． 辐出度：单位时间内从物体表面单位面积上向各个方向所发射的各种波长的辐射总能量。 λλd )T ,(e )T (E ?∞ =0 三． 吸收比、反射比 1． 吸收比：J B )T (a = 单色吸收比：) T ,(J )T ,(B )T ,(a λλλ= 2． 反射比：J R )T (=ρ 单色反射比：) T ,(J )T ,(R )T ,(λλλρ= 不透明物体：1=+)T ,()T ,(a λρλ 四． 绝对黑体（黑体） 1． 定义：1=)T ,(a λ的物体
两个超导比特纠缠动力学的反转动波效应* 钱雷1贺树 2 段立伟2陈庆虎1,2* （1.浙江师范大学,海峡两岸统计物理与凝聚态理论研究中心,金华 321004;2.浙 江大学物理系,杭州 310027） 摘要：本文研究了两个无相互作用的与各自量子振子耦合的超导量子比特的纠缠动力学。数值严格结果证明在强耦合下,以往的转动波近似不再适用，非转动波效应必须考虑。基于著名的推广的转动波近似的解析结果,在目前实验上可实现的强耦合区域与严格数值结果有明显差别。从我们近年来发展的转动波近似的一级校正，我们得到的结果更接近于精确数值解。该理论结果可激发基于近来可以实现超导比特的相关实验。 关键词：纠缠动力学; 量子比特; 比特-振子耦合; 反转动波. QIAN Lei1 , HE Shu2, DUAN Liwei2, CHEN Qinghu1,2*（1.Center for Statistical and Theoretical Condensed Matter Physics, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004, China; 2.Department of Physics, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China) Title: Effect of Counter-Rotating term on the entanglement dynamics of two superconducting qubits coupling to quantum oscillators Abstract: In this paper, we investigate entanglement dynamics of two non-interacting superconducting qubits coupled with their own quantum oscillators beyond the rotating-wave approximation (RWA). It is shown in the numerically exact studies that in the strong coupling regime, the RWA is not valid and the effect of the counter-rotating wave should be taken into account. The analytic results for entanglement based on the well-known generalized RWA deviates from the numerical one obviously in the present-day experimentally accessible coupling regime. In this 收稿日期： 1
1 引言 量子信息是量子物理与信息科学相融合的新兴交叉学科,它诞生于上个世纪80年代,在90年代中期引起国际学术界的巨大兴趣,受到西方各国的高度重视,得到迅速发展,迄今方兴未艾！ 量子计算是量子信息的一个重要分支，近年来得到了人们广泛的关注。量子计算机是实现量子计算（quantum computation）的机器。量子计算和量子计算机概念起源于著名物理学家Richard Feynman，是他在1982年研究用经典计算机模拟量子力学系统时提出的。1985年，量子图灵机（Turing）的模型被David Deutsch提出，通过它的性质的研究，预言了量子计算机的潜在能力。由于量子计算机依赖于量子力学规律处理信息，所以它有着经典计算机永远不可逾越的巨大优势。量子计算机不但可以提供更多的比特以及更高的时钟速度，它还提供了一种基于量子原理的算法的全新计算方法[1]。量子计算机中的信息是用量子逻辑门来进行处理的。量子逻辑门是实现量子计算的基础。为了实现量子计算，也就是说构建量子计算机，必须选择与设计合适的物理体系并控制它以实现量子逻辑门。目前，已经有许多作为执行这些量子计算系统的逻辑门的方案被提出，而且其中许多方案已经实现。例如，离子阱[2]、腔量子电动力学[3]、核磁共振[4]、量子点[5]和基于Josephson结的超导体方案[6]等。 基于Alan Turing理论发展起来的现代计算机科学在近几十年中取得惊人的发展,计算机硬件能力在20世纪60年代后的几十年时间里以近似Moore定律成长。随着电路集成度的提高,进一步提高芯片集成度已极为困难。当集成电路的线宽在011μm以下时,电子的波动性质便明显地显现出来。这种波动性就是量子效应。为此,多数观察家预期Moore定律将在21世纪前二十年内结束,人们在考虑替代当前计算机的新途径。物理学方面,自Max Planck在1900年提出量子假说以来,量子力学给人类生活带来翻天
光学微球腔及其应用 前言前言： ：光学微球腔因其极高的品质因数和极小的模式体积,在非线性光学、腔体量子电动力学以及窄带光学滤波、高灵敏度运动传感器、极低阈值激光器等许多研究与应用领域具有广泛的应用前景.文章对光学微球腔的谐振原理、特点、耦合、制备和应用进行了综述. 一、一、球形光学微腔发展背景 球形光学微腔发展背景光学微腔是一种尺寸在微米量级或者亚微米量级的光学谐振腔，它利用在折射率不连续的界面上的反射、全反射、散射或者衍射等效应，将光限制在一个很小的区域。基于回音壁模式(Whispering Gallery Mode，简称WGM [1])的光学微腔成为了近年来研究的热点。首先它作为一种尺寸可与光波长相比拟的光学谐振腔，使得凝聚态中的一些量子电动力学现象得以研究[2]；其次作为一种低阈值激光微腔，在集成光学、信息光学等诸多应用领域有很好的应用前景。目前光学介质微腔的形状也多种多样，主要有微球腔[3]、微盘腔[4]、微环腔[5]、微芯环腔[6]几种。本文主要总结了近年来国内外光学微腔的一些研究现状及成果，并分析了未来的发展趋势。 目前信息与通信技术正以前所未有的速度发展,根据摩尔定律的预测,大约每18个月处理器的速度和内存的大小就会翻倍,而且这个速度还将持续十年。如果光学能够在信息与通信领域发挥重大的作用,无疑它将以飞快的速度发展。全光信号处理技术,由于不需要进行光-电-光转换,逐渐成为全光网络系统中前景广阔的领域之一。对于全光网络设想的实现更需要一些体积更小,结构简单,性能较稳定的光学器件。光学谐振腔是一个重要的光学器件,它在光通讯器件、光纤传感等领域里得到了广泛的应用,同时也是激光器的重要组成部分。所以具有高集成度的微纳米光学谐振腔器件必将成为一个研究的热点。 二、二、微腔的种类及微腔的种类及微腔的种类及发展成果 发展成果
费曼对量子电动力学的贡献 理查德·费曼（Feynman Richard Philips，1918～1988）是现代乃至有史以来最受爱戴的科学家之一，他对科学有着异乎寻常的“感觉”，能够用洞察事物内在本质的方式来理解物理学。他具有别具一格的思维风格，这种风格为科学研究注入了无与伦比的活力。他不仅在量子电动力学领域以最卓越的科学贡献赢得了诺贝尔物理学奖，维格纳（Wigner Eugene Paul，1902～1995）称他是“第二个狄拉克。”他生来具有十分可爱的品格和个性，不仅是极其卓越的理论家，而且是才华横溢的教师，并以极为罕见的天赋和热情进行物理教学。通过他那著名的《物理学讲演录》，来向世界展示一位顶尖科学大师的思维方式；正是他鼓励了好几代大学生从一种全新的角度去重新思考物理学。 2、1 费曼路径积分 1927年之前，量子力学的创立工作已基本完成，它已很好地说明了原子和分子的结构，但在处理原子中光的自发辐射和吸收这类十分重要 的现象时，却遇到了困难；为了克服这一困难，1927 年，狄拉克首先提出将电磁场作为一个具有无穷维 自由度的系统，进行二次量子化的方案；1928年约 尔丹和维格纳提出了对于非相对论性多电子系统符 合于这个要求的正则量子化形式。1929年海森伯和 泡利把电磁场与电子场的相互作用理论推广到更为 普遍的形式，从而建立了量子电动力学。 到20世纪30年代，人们对量子理论的理解既 不彻底也不完美，而且需要新的思想。费曼从在麻 图10-13为理查德·费曼在讲课省理工学院做学生以来一直被一个想法所困扰。即 一个诸如电子那样的带电粒子，被认为是通过围绕它的力场而与其他带电粒子相互作用的。量子理论的最大困难就在于计算出来的电子自身能量和电磁场真空能量为无穷大。在用量子理论的微扰方法处理一些物理过程时，最低次近似往往都可得到与实验一致的结果；但要求如果作更高次的精确微扰计算时，得到的结果却常常是无穷大；无穷大的结果当然是没有物理意义的，这就是量子场论的发散困难。1935年，狄拉克出版的《论量子物理学》的书中的说道：“看来这里需要全新的物理思想。”这句话成了费曼尔后生活的一个信条，没有任何地方对于新思想的需要比在这个称为电子“自能”的谜题中更为明显。这个想法在麻省理工学院就已经深深地在他头脑中扎根，随后在普林斯顿开花结果；并对在康奈尔大学时期的学术生涯产生意义深远的影响。 1940年秋的一天，费曼接到惠勒（Wheeler John Archibald，1911～）打来的电话；惠勒告诉他说：“他已知道为什么所有的电子都有相同的电荷和相同的质量。原因是它们都是同一个电子！”他解释了他最新的光辉思想：一个正电子可以被简单地看做一个电子在时间上往回运动，即由将来返回过去，而宇宙中所有的电子和所有的正电子其实都对应于某种被切开的世界线线结的截面，在某个截面里，单个粒子通过一个复杂的扭结穿越时空，通过宇宙。惠勒的光辉思想中包含了一个重要概念的萌芽，即改变某个电子在时间上的运动方向等价于改变它所带电荷的符号，费曼后来用另一种方式发展了这一概念，即一个电子在时间上向前运动就是一个正电子在时间上往回运动。这就是惠勒－费曼（Wheeler-Feynman）的辐射理论。1941年春天，惠勒要求费曼就这一问题做一次专门演讲，演讲的听众有物理学家维格纳，天文学家罗素（Russell），数学家冯·诺依曼（von Neumann），量子理论的先驱者泡利，
量子色动力学 维基百科，自由的百科全书 量子色动力学（英语：Quantum Chromodynamics，简称QCD）是一个描述夸克胶子之间强相互作用的标准动力学理论，它是粒子物理标准模型的一个基本组成部分。夸克是构成重子（质子、中子等）以及介子（π、K等）的基本单元，而胶子则传递夸克之 间的相互作用，使它们相互结合，形成各种核子和介子，或者使它们相互分离，发生衰变等。 量子色动力学是规范场论的一个成功运用，它所对应的规范群是非阿贝尔的群，群量子数被称为“颜色”或者“色荷”。每一种夸克有三种颜色，对应着群的基本表示。胶子是作用力的传播者，有八种，对应着群的伴随表示。这个理论的动力学完全由它的规范对称群决定。 目录 [隐藏] ? 1 历史 ? 2 理论 ? 3 微扰量子色动力学 ? 4 非微扰量子色动力学 ? 5 参考文献 ? 6 外部链接
[编辑]历史 静态夸克模型建立之后，在重子质量谱和重子磁矩方面取得了巨大成功。但是，某些由一种夸克组成的粒子的存在，如等，与物理学的基本假设广义泡利原理矛盾。为解决这个问题，物理学家引入了颜色自由度，并且颜色最少有3种。这个时候颜色还只是引入的某种量子数，并没有被认为是动力学自由度。 静态夸克模型建立之后，经历了十年左右的各种实验，都没有发现分数电荷的自旋的夸克存在，物理学家被迫接受了夸克是禁闭在强子内部的现实。然而，美国的斯坦福直线加速器中心SLAC在七十年代初进行了一系列的轻强子深度非弹性散射实验，发现强子的结构函数具有比约肯无标度性(Bjorken Scaling)。为解释这个令人惊奇的结果，费曼由此提出了部分子模型，假设强子是由一簇自由的没有相互作用的部分子组成的，就可以自然的解释比约肯无标度性(Bjorken Scaling)。更细致的研究确认了部分子的自旋 为，并且具有分数电荷。 部分子模型和静态夸克模型都取得了巨大成功，但是两个模型对强子结构的描述有严重的冲突，具体来讲就是夸克禁闭与部分子无相互作用之间的冲突。这个问题的真正解决要等到渐近自由的发现。格娄斯，韦尔切克和休·波利策的计算表明，非阿贝尔规范场论 中夸克相互作用强度随能标的增加而减弱，部分子模型的成功正预示着存在的规范相互作用，N自然的就解释为原先夸克模型中引入的新自由度--颜色。 [编辑]理论 拉氏密度为 其中 是狄拉克矩阵
中国科学院优秀博士学位论文（100篇） 论文题目作者单位 微分周形式与稀疏微分结式李伟数学所 可穿透障碍与周期结构电磁反散 杨家青数学所 射的唯一性及数值算法 Ni2In型六角Mn(Co,Ni)Ge体系 刘恩克物理研究所 磁性马氏体相变研究 尖化前缘气动加热受稀薄气体效 应和非平衡真实气体效应的工程 王智慧国科大物理学院 理论 红外光谱对铁基超导体母体反铁 谌志国物理研究所 磁性的研究 低维自旋格点系统的张量重正化 李伟国科大物理学院 群研究 耗散孤子光纤激光器的研究王擂然西安光学精密机械研究所矮不规则星系恒星盘的演化和气 张红欣紫金山天文台 体盘的湍动 太阳爆发活动多波段高分辨观测申远灯云南天文台 薄膜/基底界面黏附影响因素的仿 彭志龙力学研究所 生研究 超导电缆力学性能及绞制工艺研 秦经刚合肥物质科学研究院究
Ni和Eu在固/水界面作用机制研 盛国栋合肥物质科学研究院究 反物质氦4原子核的实验观测及 薛亮上海应用物理研究所其产生机制研究 多夸克强子态研究吴佳俊高能物理研究所InSe系列光电转化纳米材料的设 王建军化学研究所 计制备与性能研究 芳香折叠体的构筑及性能研究甘泉化学研究所 介孔氧化硅纳米载药体系的设计 陈雨上海硅酸盐研究所 合成、多功能化与医学应用研究 基于DNA的功能化纳米材料的设 裴昊上海应用物理研究所计及其在生物诊断中的应用 类蜘蛛丝结构仿生纤维的制备及 柏浩国家纳米科学中心 其浸润性研究 F+HD/D2反应体系的高分辨态态 董文锐大连化学物理研究所动力学研究 铜参与的氧化三氟甲基化反应储玲玲上海有机化学研究所铁性序演化及其热效应李昺金属研究所 染料敏化太阳电池电解质及相关 白羽长春应用化学研究所界面物理化学的研究 基于二元光学元件的三维聚焦光 余俊杰上海光学精密机械研究所场整形技术
量子电动力学 玻尔磁子 近似值 量子电动力学(Quantum Electrodynamics，英文简写为QED)是量子场论中最成熟的一个分支，它研究的对象是电磁相互作用的量子性质(即光子的发射和吸收)、带电粒子的产生和湮没、带电粒子间的散射、带电粒子与光子间的散射等等。它概括了原子物理、分子物理、固体物理、核物理和粒子物理各个领域中的电磁相互作用的基本原理。 公式 公式 各代表λ态上电子的湮没算符及μ态上电子的产生算符。两种不同的量子化方法促使泡利研究自旋统计关系。他发现自旋为整数的粒子(例如光子)服从玻色―爱因斯坦统计，在进行场的量子化时应该用对易关系;自旋为半整数的粒子(例如电子)服从费密―狄喇克统计，在进行场的量子化时应该用反对易关系。对电子场 ψ(它满足狄喇克方程)进行场量子化以后也得到场量子(电子和正电子)的粒子图像。量子化电磁场的极限就是经典电磁场(例如无线电波),在光子数目很大时,电磁场的性质就由经典的麦克斯韦方程组描述。量子化电子场ψ却没有类似的经典极限，因为在一个状态上最多只能存在一个电子。相应的"经典"场方程就是描述单个电子的狄喇克方程，它显然不是经典的。只有在对电子的描述可以粗略到ΔpΔq?时,湖南岳阳天气预报,狄喇克电子理论才归结为满足狭义相对论的经典力学方程。相互作用的量子化场根据量子场论的观点，粒子间的相互作用都是通过场与场的相互作用实现的。相互作用场的哈密顿量可以分为两部分H=H0+HI,H0是自由电磁场
与自由电子场的哈密顿量之和。它的本征态就是具有一定光子数与一定电子及正电子数的状态。HI代表电磁场与电子场的相互作用,它与(1) 理论值 简介量子场论发展中历史最长和最成熟的分支。简写为QED。它主要研究电磁场与带电粒子相互作用的基本过程。在原则上，它的原理概括原子物理、分子物理、固体物理、核物理及粒子物理各领域中的电磁相互作用过程。它研即光子的发射和吸收)、带电粒子(例如正负电子)究电磁相互作用的量子性质( 的产生和湮没以及带电粒子之间的散射、带电粒子与光子之间的散射等。从应用范围的广泛、基本假设的简单明确、与实验符合程度的高度精确等方面看，在现代物理学中是很突出的。发展过程1925年量子力学创立之后不久，P.A.M.狄喇克于1927年、W.K.海森伯和W.泡利于1929年相继提出了辐射的量子理论，奠定了量子电动力学的理论基础。在量子力学范围内，可以把带电粒子与电磁场相互作用当作微扰，来处理光的吸收和受激发射问题，但却不能处理光的自发射问题。因为如果把电磁场作为经典场看待，在发射光子以前根本不存在辐射场。原子中处于激发态的电子是量子力学中的定态，没有辐射场作为微扰，它就不会发生跃迁。自发射是确定存在的事实，为了解释这种现象并定量地给出它的发生几率，在量子力学中只能用变通的办法来处理。一个办法是利用对应原理,把原子中处于激发态的电子看成是许多谐振子的总和，把产生辐射的振荡电流认定与量子力学的某些跃迁矩阵元相对应，用以计算自发射的跃迁几率。从这个处理办法可以得到M.普朗克的辐射公式，以此反过来说明对应原理的处理是可行的。另外一种办法是利用A.爱因斯坦关于自发射几率和吸收几率间的关系。虽然这些办法所得的结果可以和实验结果符合，但在理论上究竟是与量子力学体系相矛盾的??量子力学的定态寿命为无限大。辐射场量子化狄喇克、海森伯和泡利对辐射场加以量子化。除了得到光的波粒二象性的明确表述以外，还解决了上述矛盾。电磁场在量子化以后,电场强度E
附录 附录A：英文原文 Dispersion Forces within the Framework of Macroscopic QED Christian Raabe and Dirk-Gunnar Welsch Abstract. Dispersion forces, which material objects in the ground state are subject to, originate from the Lorentz force with which the fluctuating, object-assisted electromagnetic vacuum acts on the fluctuating charge and currentdensities associated with the objects. We calculate them within the frame-work of macroscopic QED, considering magnetodielectric objects described in terms of spatially varying permittivities and permeabilities which are complex functions of frequency. The result enables us to give a unified approach to dispersion forces on both macroscopic and microscopic levels. Keywords: dispersion forces, Lorentz-force approach, QED in linear causal media 1. Introduction As known, electromagnetic fields can exert forces on electrically neutral, unpolar-ized and unmagnetized material objects, provided that these are polarizable and/or magnetizable. Classically, it is the lack of precise knowledge of the state of the sources of a field what lets one resort to a probabilistic description of the field, so that, as a matter of principle, a classical field can be non-fluctuating. In practice, this would be the case when the sources, and thus the field, were under strict de-terministic control. In quantum mechanics, the situation is quite different, as field fluctuations are present even if complete knowledge of the quantum state would be achieved; a strictly non-probabilistic regime simply does not exist. Similarly, polarization and magnetization of any material object are fluctuating quantities in quantum mechanics. As a result, the interaction of the fluctuating electromagnetic vacuum with the fluctuating polarization and magnetization of material objects in the ground state can give rise to non-vanishing Lorentz forces; these are commonly referred to as dispersion forces. In the following we will refer to dispersion forces acting between atoms, between atoms and bodies, and between bodies as van der Waals (vdW) forces, Casimir-Polder (CP) forces and Casimir forces, respectively. This terminology also reflects the fact that, although the three types of forces have the same physical origin, different methods to calculate them have been developed. The CP force that acts on an atom (Hamiltonian RA) in an energy eigenstate la) (RAla) == nwala)) at position rAin the presence of (linearly responding) macroscopic bodies is cornmonly regarded as being the negative gradient of the position-dependent part of the shift of the energy of the overall system, ~Ea, with the atom being in the state la) and the body-assisted electromagnetic field being in the ground
腔量子电动力学系统相干完全吸收与非经典态制备光吸收是光与物质相互作用的效应之一,如何实现光的完全吸收一直是科学研究者们十分关注的问题。为实现这一目的,人们不断地用天然材料、人造材料(结构)尝试。 2010年Chong等人运用时间反演、反激光等物理思想:将谐振腔内的增益介质替换成耗散介质,然后用两束振幅相同、频率相同、传播方向相反的激光从两侧驱动腔,选择合适系统参数后,实现了相干完全吸收。这一技术的实现,引发了广大研究者们的兴趣,随后他们在光腔、波导、一维光子结构、超薄结构、等离子体、石墨烯、超材料等结构和材料中实现了相干完全吸收。 相干完全吸收的实现,为制作全光学开关、传感器、调谐器、滤波器等提供了理论和技术基础,并部分己在实验室实现了。考虑到量子效应,量子区域的相干完全吸收会有一些新颖的特性。 本文基于全量子理论研究了腔量子电动力学系统的相干完全吸收及其非经典态制备,以及多个光力系统的机械振子GHZ态和cluster态的制备。首先考虑一个腔内放置了单个原子或量子点的腔量子电动力学系统,用两束相同的激光分别从左右两侧驱动腔。 由于强耦合导致的光子阻塞效应,系统可近似到单光子空间内演化。通过全量子理论分析,得到了非线性区域的相干完全吸收条件。 在量子非线性系统中,原子耗散和腔耗散等非相干损耗过程会使得腔内光子的纯度降低。在相干完全吸收情况下,腔内场始终表现出正交压缩特性,由于量子涨落,还存在极少量的双光子和多光子的输出场,该输出场处于高阶亚泊松分布。 其次,在该系统中增加了一块光学参量振荡器(OPO晶体)和一束倍频激光,
后者用于驱动腔。倍频腔光子经过OPO晶体后分解成两个低频光子,系统近似到双光子空间演化。 通过选择系统参数,得到了深度的相干完全吸收:腔输出场的单光子振幅为零,双光子振幅同时也为零。此外,还选择了适当的系统参数使得单光子输出不为零,而双光子输出为零。 此时的输出场仅剩下单光子态和极少部分的多光子态,输出场可看作为较理想的单光子场。最后,提出了一个有效方案用于在多个腔光力系统中制备机械振子的GHZ态和cluster态。 在此方案中,每个光力腔由一个蓝失谐脉冲驱动,从而在腔输出场和机械振子间建立量子引导关联,然后将腔输出场注入到一个具有不同透射率的光分束器阵列上,通过测量光分束器阵列上的输出场的幅度正交分量和相位正交分量,进而得到了机械振子的GHZ态和cluster态。所获得的机械振子的GHZ态和cluster 态可以看作是由一个有效的机械振子-分束器阵列的输出场和处在压缩态的机械振子输入场的叠加态。
高品质因子微腔的调谐以及应用 随着科学技术的飞速发展,人们对于量子力学从理论到实际应用进行了大量广泛而又深入的研究。由于量子态的量子叠加、量子非局域性和量子不可克隆的基本特性,量子信息科学在这个世纪前后得到了迅猛的发展,尤其是在理论上保证通信绝对安全的量子通信,以及在量子计算机上期望的相对于经典计算机的量子霸权。因此,量子信息科学被国内外的研究人员们积极而广泛的研究和探索。其中,由光的全反射而在介质中形成的超高品质因子的回音壁模式光场分布的介质光学微腔系统,由于其极小的光场模式体积和超高的光子寿命,是研究原子与光子相互作用的腔量子电动力学、以及在不同介质微腔中研究非线性光学的重要平台,不仅在量子信息领域,甚至在传感和激光器等传统领域,都有广阔的应用前景和重要的研究价值。 除此之外,还有诸如光学滤波器、光学环形器、延时器件、光学波长转换、光学非互易器件等诸多应用。结合微腔的机械模式实现的光学模式的波长转换在未来的光机械微腔量子网络中作为转换节点,可以有效实现量子信息的处理和传输;通过通信波段激光来实现全光学远程微腔机械模式的同步也在未来的宏观微观纠缠以及量子信息网络中大有用武之地。本篇论文就介绍了我们实验室在回音壁模式微腔调谐这方面的研究工作。在量子信息科学对微腔的种种应用中,比如,腔量子电动力学中对于腔模式和原子等之间频率的匹配,片上集成的激光器对于不同波长的发射激光频率的需求以及过滤和隔离特定波长等,回音壁模式微腔的调谐都是必不可少的。 但是由于加工手段的限制,往往一个腔制备完成之后所设想的工作频率与实际频率都存在着差别,因此都对回音壁模式微腔的调谐控制特性提出了一定的要求。因此,我博士期间的主要工作是针对微腔的调谐进行了实验研究,并且结合实验室制备的样品的可调谐特性实现了实用的光学器件,最后利用微腔的可调谐特性首次实现了两个远距离级联微腔系统的全光学远程同步。具体内容为为下四个方面:1.回音壁模式微腔耦合系统及其调谐微腔耦合系统是我们实验的基础。首先介绍回音壁模式微腔系统的基本组成元素,包括微腔和耦合波导,及其传统的制备方法。 然后介绍相应的基本耦合测量系统的实验装置和基本理论。还会对已经进行
低维与人工微结构物理 20日下午，地点：303A，主持人：周磊，复旦大学 时间 报告人 报告题目 13:30-13:55 徐红星 武汉大学 Enormous enhancement of light-matter interaction in plasmonic nanogap 13:55-14:20 董振超 中科大 基于STM纳腔等离激元的单分子光谱学研究 14:20-14:45 方哲宇 北京大学 表面等离激元纳米结构制备及近场光学表征 14:45-15:10 刘辉 南京大学 等离激元自旋霍尔效应的相干调控 15:10-15:25 罗希望 中科大 Simulation of topological physics and implementation of all-optical devices based on degenerate cavity 休息 20日下午，地点：303A，主持人：刘辉，南京大学 15:40-16:05 周磊 复旦大学 电磁超表面新进展 16:05-16:30 古英 北京大学 基于表面等离激元的腔量子电动力学 （Plasmon-based CQED) 16:30-16:55 王晓勇 南京大学 Carrier multiplication in semiconductor nanocrystals 16:55-17:20 张力发 南师大 Chiral phonons in 2D systems 17:20-17:35 杨声远 新加坡科 技设计大 学 Strain-induced Isostructural and Magnetic Phase Transitions in Monolayer MoN 2 21日上午，地点：303A，主持人：宋凤麒，南京大学 时间 报告人 报告题目
强耦合腔量子电动力学的实现及单原子轨道的精密测量 【摘要】：腔量子电动力学(腔QED)是研究受限空间中物质与电磁场相互作用的学科,其基本模型即单个原子和腔场相互作用的J-C模型。腔量子电动力学系统是在实验室环境下获得单个原子与场强耦合的重要量子系统。自从E.M.Purcell在上个世纪40年代发现原子自发辐射受到环境影响的效应到现在,腔QED的发展得益于原子分子操控能力的提高并极大地推动了原子分子物理和量子光学的发展。腔QED 实验上的进展解释和验证了大量的量子力学基本问题。当原子和腔场的相互作用强度达到强耦合条件时,单个原子进入腔场就可以在很大程度上影响腔场的分布,因此利用强耦合腔QED系统可以实现对单原子的灵敏探测。此外强耦合腔QED系统被用于产生和操控多种量子资源,比如确定性的可控单光子源,它是实现量子信息和量子通讯的重要资源。通过强耦合腔QED系统可以实现原子内态的控制,例如通过真空受激绝热拉曼过程我们可以利用腔QED完成诸如光子-原子纠缠以及原子-原子纠缠态等。原子-光子的强耦合也使得量子态在原子和光子之间的相互映射得以实现,从而为构建量子网络提供了一个理想的试验场。多种量子态的产生和控制构成了量子信息交换和量子网络的基础,这些量子资源和量子操控手段正在被应用到量子信息、精密测量和量子计量等方面。本文主要围绕单个中性原子与腔的强耦合的实现以及利用该系统对原子的测量和控制展开的。主要工作如下：1.实现了单个中性铯原子与高品质光学微腔的强耦合。我们建立了一套
腔QED实验系统,包括高精细度光学微腔系统、真空和冷原子系统、频率链系统、探测系统和时序控制系统。高精细度光学微腔被置于真空系统中。频率链系统用于精确控制微腔腔长。在微腔上方利用磁光阱俘获冷原子团。冷原子在释放后自由下落穿越腔模。原子探测系统用来探测微腔的透射信号。该系统的参数为(g0,κ,γ)/2π=(23.9,2.6,2.6)MHz；临界光子数和临界原子数分别为：m0=0.006,N0=0.024。2.利用强耦合腔QED系统实现了单个原子轨道的确定和精密测量。原子进入微腔的高阶TEM1o横模并与之强耦合。TEM1o模的节线与原子轨道并非垂直和平行,这帮助我们消除了原子穿越腔模的轨道简并从而确定了唯一的单原子轨道。在离轴方向原子位置的精度达到100nm,垂直方向精度为 5.6μm。该工作以RapidCommunications形式发表在Phys.Rev.A83,031804(R)(2011),并被Physics以”FreeFalling”为题作为亮点工作报道。3.研究了蓝光导致原子解吸附效应(LIAD)对磁光阱中铯原子的装载过程和原子数目的影响。实现了利用LED蓝光控制原子装载,并在理论上研究了LIAD的物理机制,对LIAD控制原子释放和对真空的影响作了解释,理论与实验相符。这部分工作在Phys.Rev.A80,053420(2009)和物理学报59,6423(2010)上发表。4.将强耦合腔QED的高精细度光学微腔作为原子探测器,完成了对单个铯原子的灵敏探测。实验中关闭微腔上方的磁光阱后冷原子由于重力自由下落进入腔模。原子进入腔模时腔透射发生明显变化从而达到探测原子的目的。具体工作内容可见Chin.Phys.Lett.28,044203(2011)。实验中我们成功实现了原子与腔模的
历年诺贝尔物理学奖得主(1901-2016) 年份获奖者国籍获奖原因 1901 年威廉·康拉德·伦琴德国“发现不寻常的射线，之后以他的名字命名”（即 X 射线，又称伦琴射线，并伦琴做为辐射量的单位） 1902 年亨得里克·洛仑兹荷兰 “关于磁场对辐射现象影响的研究”（即塞曼效应）彼得·塞曼荷兰 亨利·贝克勒法国“发现天然放射性” 1903 年皮埃尔·居里法国“他们对亨利·贝克勒教授所发现的放射性现象的玛丽·居里法国共同研究” “对那些重要的气体的密度的测定，以及由这些研 1904 年约翰·威廉·斯特拉斯英国究而发现氩”（对氢气、氧气、氮气等气体密度的 测量，并因测量氮气而发现氩） 1905 年菲利普·爱德华·安 德国“关于阴极射线的研究”东·冯·莱纳德 1906 年约瑟夫·汤姆孙英国"对气体导电的理论和实验研究" 1907 年阿尔伯特·迈克耳孙美国“他的精密光学仪器，以及借助它们所做的光谱学和计量学研究” 1908 年加布里埃尔·李普曼法国“他的利用干涉现象来重现色彩于照片上的方法” 1909 年古列尔莫·马可尼意大利 “他们对无线电报的发展的贡献”卡尔·费迪南德·布劳恩德国 1910 年范德华荷兰“关于气体和液体的状态方程的研究”1911 年威廉·维恩德国“发现那些影响热辐射的定律” 1912 年尼尔斯·古斯塔夫·达伦瑞典“发明用于控制灯塔和浮标中气体蓄积器的自动调节阀” 1913 年海克·卡末林·昂内斯荷兰“他在低温下物体性质的研究，尤其是液态氦的制成” 1914 年马克斯·冯·劳厄德国“发现晶体中的 X 射线衍射现象” 1915 年威廉·亨利·布拉格英国 “用 X 射线对晶体结构的研究”威廉·劳伦斯·布拉格英国 1917 年查尔斯·格洛弗·巴克拉英国“发现元素的特征伦琴辐射” 1918 年马克斯·普朗克德国“因他的对量子的发现而推动物理学的发展” 1919 年约翰尼斯·斯塔克德国“发现极隧射线的多普勒效应以及电场作用下谱线的分裂现象” 1920 年夏尔·爱德华·纪尧姆瑞士“他的，推动物理学的精密测量的，有关镍钢合金的反常现象的发现” 1921 年阿尔伯特·爱因斯坦德国“他对理论物理学的成就，特别是光电效应定律的发现” 1922 年尼尔斯·玻尔丹麦“他对原子结构以及由原子发射出的辐射的研究”1923 年罗伯特·安德鲁·密立根美国“他的关于基本电荷以及光电效应的工作” 1924 年卡尔·曼内·乔奇·塞格 瑞典“他在 X 射线光谱学领域的发现和研究 [3] 巴恩”
《激光原理》期中论文翻译 姓名：姜西瑶 学号：2012213884 班级：2012级物师三班
电磁感应透明腔对量子涨落的相干控制 我们研究一束通过单原子量子电动力学腔（以下简称CQED ）和电磁感应透明腔（以下简称EIT ）光束在量子涨落下的全光控制。其中EIT 控制场用来调谐CQED 的跃迁频率，使其在光探针的共振频率左右波动。这样，光子的封锁和抗封锁影响分别被用来产生亚泊松及超泊松光场。可操作的量子控制为一种新型量子晶体管模型的实现打下基础，这种晶体管可以用来放大或减弱一束光的相对噪声强度，通过对近期实验的真实的相关数据进行计算，它的可行性也被证实。 量子工程致力于发展新的观念和工具来进行对量子现象，尤其是在最基本的单个粒子水平方面的控制性应用。在光学物理领域，量子电动力学腔（CQED ）为单个光子和物质的相互作用设定了理想的环境。事实上，通过单个和高精度空腔紧密耦合的发射器所产生的光学的非线性（分布）可以实现从量子相干网络到量子仿真之类的新任务。实现交换量子网络节点的量子态和产生连续的光子流的过程（这两个过程则可以反映模拟量子系统稳定状态下的粒子分布）则需要对真实的量子系统的更强力的控制能力。 这里，我们通过一个限制在高精度空腔的三维原子证明，对一个通过电磁感应透明腔和量子电动力学腔的光子封锁的光探针的量子涨落进行光学控制是可实现的。利用原子-空腔系统的非和谐能级结构，一束（向内）入射的激光可以被控制性转变为外向的广场，并伴随光子数目在散粒噪声水平附近的涨落，这种控制取决于对激光控制参数的设定。我们的系统可以说是又向量子晶体管迈进了一步，与经典的晶体管对平均强度的控制相比，量子晶体管可以实现对光场的相对噪声强度的放大或减弱。这种意义上的晶体管把众所周知的传统晶体管的定义延伸到了量子领域，根据不可克隆原理，在这个领域中，无条件地放大是被禁止的。 我们考虑一个被限制在Λ装置中的具有三个能级的原子与一个来自高精度共振器的单一频率波模紧密耦合。这个空腔被一个强度为ε，频率为P ω的相干场（探针）所驱动。13?跃迁的原子与2g 真空拉比频率的腔模耦合，13?跃迁的原子与静电场（控制）的C ω频率和2C Ω拉比频率的腔模耦合。 引入电偶极子和旋波近似，描述原子场耦合的与时间相独立的哈密顿函数可