Kvantová optika

Přehled klasické optiky: odvození vlnové rovnice z Maxwellových rovnic, Helmholtzova rovnice, okrajové podmínky na rozhraní s vodičem, rovinná vlna, gaussovský svazek, vl- nový balík, kvádrová dutina

Kvantizace elektromagnetického pole (diskrétní módová struktura): módové funkce, módový objem, použití principu korespondence k zavedení kvantových pozorovatel- ných stavového prostoru, kreační a anihilační operátory, polní kvadratury

Spojité soustavy módů: spojitá varianta kanonických komutačních relací a Hamiltoni- ánu, módové kontinuum 1D a 3D volného prostoru, polarizace, přechod mezi hyb- nostní a souřadnicovou reprezentací

Významné stavy optických módů: Fockovy stavy, koherentní stavy, stlačené stavy, ter- mální stavy, jedno- a vícemódově stlačené vakuum, rozklad jednotky do koherentních stavů, operace posunu a stlačování

Koherence a interference: kvantový popis ideálního děliče svazku pro diskrétní a spoji- tou soustavu módů, kvantově optický popis Machova–Zehnderova interferometru, Hong–Ou–Mandelův jev

Kvantová teorie koherence: korelační funkce, stupeň koherence 1. a 2. řádu, Hanbury Brownův–Twissův jev, Wienerova–Chinčinova věta, shlukování a antishlukování fotonů

Měření kvantového světla: pozorovatelná intenzity pro vlnový svazek, hustota počtu fotonů v čase, měření počtu fotonů, současné jednofotonové detektory a jejich zá- kladní charakteristiky

Homodynní detekce: popis interakce silného lokálního oscilátoru s měřeným polem, základní a osmiportová homodynní detekce, vliv vakuových vstupních módů

Spinový moment hybnosti světla: polarizační stav jednoho fotonu jakožto dvouroz- měrný vnitřní stupeň volnosti, Poincarého sféra polarizačních stavů, polarizace jako no- sič kvantového bitu informace, optické prvky měnící polarizační stav

Orbitální moment hybnosti světla: báze Laguerre–Gaussových módů, orbitální moment hybnosti jednotlivého fotonu, optické prvky měnící orbitální moment a konvertující mezi spinovým a orbitálním momentem

Nelineární kvantová optika: nelineární závislost polarizace na intenzitě, fázový soulad, parametrické procesy druhého řádu, spontánní parametrická sestupná konverze ja- kožto stlačování, ohlášená generace fotonu, generace provázaných stavů

Kvantová optika na fázovém prostoru: charakteristická funkce, kvazidistribuční stavové funkce, popis pozorovatelných veličin na fázovém prostoru, operace posunu, stlačo- vání, časového vývoje jako geometrické transformace fázového prostoru