单光子器件及应用

　　过去的十年中，在许多物理系统中实现了所需的单光子产生，包括中性原子、离子、分子、半导体量子点、固体中的杂质与缺陷和超导体电路。单光子的产生与探测的动机是双重的：基础科学和应用科学。一方面，单光子在量子力学的实验基础与测试理论中扮演着核心的角色。另一方面，为了实现量子密钥分发、量子中继器和量子信息处理，有效且高质量的单光子源是必不可少的。本书描述了固态实现单光子源的基本原理、实验技术和潜在的应用.相比于原子与离子的捕获，固态实现单光子源具有小尺寸、稳定工作和大范围集成等特点。

　　Yoshihisa Yamamoto，美国斯坦福大学应用物理&电气工程系教授，日本国立情报学研究所量子信息科学教授，美国光学协会会士，美国物理学会会士，日本应用物理学会会士。山本教授是量子电动力学的世界*学者，在学术界享有很高的知名度。他2011年荣获日本大川奖，2005年获得日本紫绶带奖章，2000年荣获美国电气和电子工程师协会（IEEE）/激光和电子光学学会（LEOS）量子电子学奖，等等。他带领其团队在半导体纳米体系自旋和激子的量子动力学领域开展了很多前沿性的研究工作。目前，他的主要研究方向为量子信息处理系统的物理应用。

第１章　引言　/１
　１．１　单光子源的定义与特征　/１
　１．２　类原子系统的单光子产生　/２
　１．３　单光子的应用　/６
　１．４　单光子的产生历史　/１２
　１．５　概述　/１４
第２章　腔内二能级量子发射体的单光子产生　/１５
　２．１　JＧC哈密顿量　/１５
　２．２　量子发射体与辐射连续体的耦合　/２３
　２．３　腔耦合到辐射连续体　/２６
　２．４　通过腔的量子发射体衰变　/２８
　２．５　强和弱耦合方式,珀塞尔效应　/３５
　２．６　基于二能级量子发射体的单光子源　/３９
　２．７　加载或卸载空腔的单光子相互作用　/４０
　２．８　无原子存在　/４２
第３章　腔内三能级Lambda系统的相干光子发射　/４７
　３．１　相干驱动Λ 系统:背景　/４８
　３．２　绝热近似　/４９
　３．３　快速单光子产生/捕获的控制脉冲工程　/５１
　３．４　非理想系统:捕获/产生效率　/５６
　３．５　具有数个激发态的Λ 系统　/６０
第４章　退相干效应　/６２
　４．１　引言　/６２
　４．２　退相干过程对固态单光子源的影响　/６３
　４．３　T１、T２ 与T２？　/６４
　４．４　例:电荷陷阱导致的波动电场　/６９
　４．５　纯退相二能级系统的光子发射　/７１
　４．６　时间抖动过程　/７４
　４．７　无辐射衰减　/７８
　４．８　两激发态间的弛豫　/７９
　４．９　三能级拉曼方案中的纯退相　/８２
　４．１０　声子边带与展宽　/９０
第５章　实验技术　/９８
　５．１　显微荧光装置　/９８
　５．２　光子相关测量　/１０３
　５．３　测量相干特性　/１０７
第６章　固体中用于单光子产生的类原子系统　/１０９
　６．１　半导体量子点　/１０９
　６．２　金刚石中的氮空位中心　/１３６
　６．３　半导体施主与受主　/１５９
６．４　总结和对照表　/１６７
第７章　微腔几何结构的评述　/１６９
　７．１　平面分布布拉格反射镜微腔　/１７０
　７．２　柱状微腔　/１７２
　７．３　微盘腔　/１７４
　７．４　光子晶体　/１７５
第８章　应用　/１７７
　８．１　BB８４量子密钥分发　/１７７
　８．２　具有嵌套纯化协议的量子中继器　/１８２
　８．３　量子信息处理　/１８３
参考文献　/１９０