Kvantoptik
Quantum Optics

FMFN30, 7.5 högskolepoäng, A (Avancerad nivå)

Gäller för: 2024/25
Fakultet: Lunds tekniska högskola
Beslutad av: Programledning F/Pi
Beslutsdatum: 2024-04-15
Ikraftträdande: 2024-05-08

Allmänna uppgifter

Fördjupning: Avancerad nivå, kurs/er som inte kan klassificeras
Valfri för: F4, F4-nf, F4-tf, F4-kv, MFOT1, MNAV1, N4
Undervisningsspråk: Kursen ges på engelska

Syfte

Kvantiserade elektromagnetiska vågor, som kallas fotoner, är centrala för grundläggande fysik såsom värmestrålning och spontan emission av ljus. Därutöver har kvantkoherens mellan fotoner möjliggjort att bekräfta kvantmekanikens mest förvånande förutsägelser och att revolutionerat bland annat kryptografi och precisionsmätningar. Kursens mål är att utveckla den underliggande teorin och att ge fördjupade kunskaper om fotoners växelverkan med material där användningar inom kvantteknologin belyses särskilt.

Mål

Kunskap och förståelse
För godkänd kurs skall studenten

• kunna förklara kvantiseringen av elektromagnetiska vågor
• kunna identifiera skillnader mellan termiskt ljus och laserljus
• kunna beskriva Hong-Ou-Mandel interferometern
• kunna redogöra för användningar av fotoner i kvantteknologin
• kunna beskriva Jaynes-Cunnings modell för växelverkan mellan fotoner och material
• kunna diskutera uppkomsten och användningar av parametrisk resonans.

Färdighet och förmåga
För godkänd kurs skall studenten

• kunna utföra enkla beräkningar för kvantinterferens med flera fotoner
• kunna tillämpa täthetsmatriser för simulering av kvantsystem med dephasing
• kunna strukturera kursens material i egen text.

Värderingsförmåga och förhållningssätt
För godkänd kurs skall studenten

• kunna självständigt söka information utöver kurslitteraturen
• kunna reflektera över kvantmekanikens grundläggande betydelse.

Kursinnehåll

Kursen behandlar huvudsakligen:

• Ljusets kvantmekaniska egenskaper
• Pressade tillstånd av fotoner
• Användningar av sammanflätade fotoner
• Täthetsmatriser i kvantmekaniken
• Växelverkan mellan fotoner och material

Materialet följer främst allmänt erkända läroböcker i ämnet, som finns angivna i separat litteraturlista.

Undervisningen utgörs av föreläsningar, laborationer och räkneövningar. Deltagande i laborationer samt tillhörande moment är obligatoriskt.

Kursens examination

Betygsskala: TH - (U, 3, 4, 5) - (Underkänd, Tre, Fyra, Fem)
Prestationsbedömning:

Examination sker skriftligt i form av övningsuppgifter och frågor på kursinnehållet som delas ut under kursens gång. Studenternas självständigt formulerade svar samlas i en portfölj som lämnas in mot slutet av kursen och försvaras muntligen vid kursens slut.

För studerande som ej godkänts erbjuds möjligheten att lämna in en ny portfölj som försvaras på en tidpunkt efter överenskommelse.

Om så krävs för att en student med varaktig funktionsnedsättning ska ges ett likvärdigt examinationsalternativ jämfört med en student utan funktionsnedsättning, så kan examinator efter samråd med universitetets avdelning för pedagogiskt stöd fatta beslut om alternativ examinationsform för berörd student.

Moduler
Kod: 0124. Benämning: Kvantoptik - examination.
Antal högskolepoäng: 7.5. Betygsskala: TH - (U, 3, 4, 5). Prestationsbedömning: Examination sker skriftligt i form av en självskriven portfölj med svar till innehållsfrågor och övningsuppgifter som försvaras muntligen vid kursens slut. Modulen omfattar: Hela kursen.

Antagningsuppgifter

Förutsatta förkunskaper: Kunskaper i kvantmekanik motsvarande innehållet i FMFN01 Kvantmekanik, fortsättningskurs 1.
Begränsat antal platser: Nej

Kurslitteratur

• Ray LaPierre: Getting Started in Quantum Optics [Elektronisk resurs]. Springer, 2022, ISBN: 9783031124310 (invalid).
• Gerry, C. C: Introductory quantum optics [Elektronisk resurs]. Cambridge, UK ; New York : Cambridge University Press, 2005, ISBN: 0511226950.

Kontaktinfo

Kursansvarig: Andreas Wacker, andreas.wacker@teorfys.lu.se
Hemsida: https://canvas.education.lu.se/

Övrig information

Kursen samläses i sin helhet med FYST83 som ges av naturvetenskapliga fakulteten.