Quantenoptik / Quantum Optics (SS 2019) |
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Lehrender / Lecturer: Prof. Dr. Alejandro Saenz |
Stundenplan / Schedule |
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Monday, 9.15-10:45 o'clock: |
Lecture (Room NEW 15, 2'101) |
Friday, 15.15-16:45 o'clock: |
Lecture / Exercises (Room NEW 15, 3'101) |
Neuigkeiten / News |
All (further) course informations now on Moodle!Wichtig: Die Lehrveranstaltung beginnt erst am Montag, dem 6. Mai 2019!!! Daher wird es 12 zusätzliche Vorlesungs- bzw. Übungsstunden in der Zeit vom 6. Mai bis zum Vorlesungsende geben, um die im April und der ersten Maiwoche ausgefallenen Stunden nachzuholen!Important: The course starts on Monday, May 06, 2019!!! Therefore, there will be additional 12 hours of lecturing (and exercises) in between May 06 and the end of the lecturing period to compensate the hours lost in April and first week of May! |
Zeitplan / Dates
Woche / Week |
Vorlesung / Lecture |
Übungen / Exercises |
08.04.-12.04.19 |
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15.04.-19.04.19 |
---(Karfreitag) |
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22.04.-26.04.19 |
---(Ostermontag) |
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29.04.-03.05.19 |
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06.05.-10.05.19 |
Monday, 06.05.(9:15-10:45 o'clock) Friday, 10.05.(15:15-16:45 o'clock) |
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Material:
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Kursinformation / Course content (see below) |
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Das Gebiet der Quantenoptik umfaßt traditionell die Eigenschaften von elektromagnetischer Strahlung und durch sie induzierter Prozesse, bei denen der Quantencharakter dominiert, wird aber heutzutage deutlich breiter verstanden. Neben den Quanteneigenschaften des Lichts (und z.B. dem Verständnis von Lasern und kohärenten Lichtzuständen) sowie der Wechselwirkung von Photonen miteinander (Interferometrie) steht dabei insbesondere die Licht-Materie-Wechselwirkung im Vordergrund, vor allem die mit einzelnen Atomen. Eines der Highlights der Quantenoptik ist dabei die Laserkühlung, die schließlich zu der Bose-Einstein-Kondensation in verdünnten atomaren Gasen geführt hat. Die Bedeutung dieser Fortschritte war so groß, dass die beiden Effekte jeweils separat mit Nobelpreisen ausgezeichnet wurden, und das schon wenige Jahre nach ihrer Entdeckung. Die atomaren Bose-Einstein-Kondensate, die makroskopische Vielteilchenquantensysteme darstellen und extrem variabel und kontrollierbar sind, sowie die aus ihnen hergestellten ``Atomlaser'' sind ein Beispiel für das unter Atomoptik firmierende Untergebiet der Quantenoptik. Durch moderne quantenoptische Experimente wurde es zudem möglich, die Gesetze der Quantenmechanik und ihre Konsequenzen in vorher nie gekannter Weise zu testen. Dies führt dann auch zu einem weiteren spannenden neuen Forschungsgebiet, der Quanteninformation.
Inhaltsübersicht: Grundlagen der Quantenoptik (kurze Wiederholung) Quasiwahrscheinlichkeitsverteilungen (Wigner, Husimi, Glauber-Sudarshan) Quantenoptische 3-Niveausysteme (elektromagnetisch-induzierte Transparenz, langsames Licht etc.) System-Reservoir-Wechselwirkung (Markov-Näherung, Wigner-Weisskopf-Theorie, Langevin-Gleichung, Fluktuations-Dissipationstheorem) Quantenelektrodynamik in Kavitäten Lasertheorie (semiklassische und voll quantisierte Beschreibung) Quantenoptische Tests der Quantenmechanik Grundzüge der Atomoptik (kohärente Materiewellen) Physik der ultrakalten Quantengase (in Fallen oder optischen Gittern)
Overview: Basic elements of quantum optics (brief reminder) Quasi-pobability distributions (Wigner, Husimi, Glauber-Sudarshan) Quantum-optical 3-level systems (electromagnetically induced transparency, slow light, etc.) System-reservoir interaction (Markov approximation, Wigner-Weisskopf theory, Langevin equation, fluctuation-dissipation theorem) Cavity quantum electrodynamics Laser theory (semiclassical and quantum descriptions) Quantum-optical tests of quantum mechanics Fundamentals of atom optics (coherent matter waves) Physics of ultracold quantum gases (in traps or optical lattices)
Literature (small selection): M. Orszag, Quantum Optics, Springer (2000). M.O. Scully, M.S. Zubairy, Quantum Optics, Cambridge University Press (1997). P. Lambropoulos, D. Petrosyan, Fundamentals of Quantum Optics and Quantum Information, Springer (2007) P. Meystre, Atom Optics,Springer (2001)
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