| 英文名 | Quantum Electronics | |
|---|---|---|
| 科目概要 | 物理学科 ３年 ３群科目 A選択 ２単位 前期 15 コマ 講義 週1コマ 木2限 化学科 ３年 ３群科目 B選択 ２単位 前期 15 コマ 講義 週1コマ 木2限 |
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| 科目責任者 | 三森 康義 | |
| 担当者 | 三森 康義 | |
| 備考 | 科目ナンバリング：SP301-PA35 科目ナンバリング：SC301-Ph34 |
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光の波としての性質及び粒子としての性質（二重性）を理解する。光と物質の相互作用から様々な光学応答が導かれることを理解し，量子エレクトロニクス分野の最先端技術を学ぶ。
幾何光学と波動光学を復習してから，光と物質の相互作用および量子光学を理解する。高強度レーザーによって引き起こされる様々な非線形光学応答とそれが最先端量子エレクトロニクス技術にどのように応用されているかを学ぶ。
板書とパワーポイントを併用して講義を行う。また，必要に応じてレポート課題を課す。
| 回 | 項目 | 内容 | 担当者 |
|---|---|---|---|
| 1 | 幾何光学と波動光学 | 幾何光学と波動光学、回折および集光現象 | 三森 康義 |
| 2 | 線形光学効果（１） |
ローレンツモデルと屈折率 | 三森 康義 |
| 3 | 線形光学効果（２） | 光の反射と屈折 | 三森 康義 |
| 4 | 線形光学効果（３） | 全反射、エバネッセント波、ファブリペロー干渉計 | 三森 康義 |
| 5 | レーザー | ２準位系における自然放出と誘導放出、負温度状態 | 三森 康義 |
| 6 | 半古典近似における物質中の線形光学（１） | 密度行列と誘電関数 | 三森 康義 |
| 7 | 半古典近似における物質中の線形光学（２） | 吸収の飽和における屈折率と吸収係数変化 | 三森 康義 |
| 8 | 非線形相互作用と分光学 | 非線形光学効果と吸収飽和分光ならびに２光子吸収分光 | 三森 康義 |
| 9 | コヒーレント過渡現象 | 光学的ブロッホ方程式とブロッホ球、エネルギー緩和、位相緩和 | 三森 康義 |
| 10 | ２準位系における光学的コヒーレント制御 | ２準位系におけるラビ振動とラビ分裂、波動関数の干渉効果 | 三森 康義 |
| 11 | 電磁場の量子化（１） | 電磁場の量子化と量子揺らぎ | 三森 康義 |
| 12 | 電磁場の量子化（２） | 直交位相表示、光のコヒーレント状態とスクイーズド状態 | 三森 康義 |
| 13 | 光子数状態 |
光子数状態における光の干渉と相関、１次の相関関数と２次の相関関数 | 三森 康義 |
| 14 | 単一光子の発生とその特性 |
単一光子発生とその特性、量子情報通信と量子計測への応用 |
三森 康義 |
| 15 | まとめ | 全体の確認と復習 | 三森 康義 |
(1) 光の二重性を理解し、量子力学的なコヒーレンスの概念を理解し説明できる。
(2) レーザーによって引き起こされる光学応答を学び、線形および様々な非線形光学応答を説明できる。
(3) 量子エレクトロニクス分野の最先端技術の概要を説明できる。
定期試験を70％、レポート等を30％程度として総合的に評価する。
【授業時間外に必要な学習時間：１コマあたり4 時間】
予習：各項目の講義内容に前もって目を通し、理解が困難な概念を把握しておく。
復習：対になる演習講義がないため、必要に応じてレポート課題を課すので講義ノートを見なくても独力で解けるように復習する。
三森康義：企業の研究・開発における量子エレクトロニクスの必要性・重要性について解説する。
量子力学I、熱統計力学II
講義に関する質問は随時受け付ける。
| 種別 | 書名 | 著者・編者 | 発行所 |
|---|---|---|---|
| 教科書 | 講義中に指示する。 | ||
| 参考書 | Quantum Optics: An Introduction (Oxford Master Series in Physics) | Mark Fox | Oxford University Press |
| 参考書 | 量子光学 | 松岡正浩 | 裳華房 |
| 参考書 | 量子光学の考え方 | P. L. Knight, L. Allen | 内田老鶴圃 |
| 参考書 | 光の量子論 | R. Loudon | 内田老鶴圃 |
| 参考書 | 量子光学 | 久我隆弘 | 朝倉書店 |