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第1章　绪论1

1.1　光谱成像研究现状1

1.1.1　光谱成像仪器分析1

1.1.2　光谱成像分析的历史发展1

1.1.3　光谱成像技术3

1.1.4　量子信息技术6

1.1.5　国内相关领域研究机构6

1.2　量子光谱成像提出背景7

1.3　量子光谱成像研究方法8

1.3.1　研究目标8

1.3.2　研究内涵8

1.3.3　研究内容8

第2章　量子光谱成像概念12

2.1　量子光谱成像基本概念12

2.1.1　光谱12

2.1.2　光谱类型13

2.1.3　量子光谱15

2.2　量子光谱成像与光谱成像的对比17

2.2.1　在概念上的比较与区别17

2.2.2　在理论上的比较与区别18

2.2.3　在光谱分辨率上的比较与区别18

2.2.4　在仪器上的比较与区别18

2.3　量子光谱成像与光谱成像的关系18

2.3.1　量子光谱成像与光谱成像的对应原理18

2.3.2　量子光谱成像谐振子的相干态21

2.3.3　量子光谱成像的Rydberg波包，波形的演化与恢复22

第3章　量子光谱成像理论25

3.1　量子光谱成像的波函数25

3.1.1　量子光谱成像波函数的统计解释25

3.1.2　量子光谱成像态叠加原理27

3.1.3　量子光谱成像态随时间的演化，Schr？dinger方程28

3.1.4　量子光谱成像粒子流密度和粒子数守恒定律28

3.1.5　量子光谱成像态随时间的演化，定态Schr？dinger方程29

3.1.6　量子光谱成像一维无限深势阱的物理含义30

3.1.7　量子光谱成像线性谐振子31

3.1.8　量子光谱成像的势垒贯穿31

3.2　量子光谱成像中的力学量33

3.2.1　量子光谱成像中表示力学量的算符34

3.2.2　量子光谱成像动量算符和角动量算符35

3.2.3　量子光谱成像算符与力学量的关系37

3.2.4　量子光谱成像算符的对易关系38

3.2.5　量子光谱成像力学量平均值随时间的变化与守恒定律39

3.2.6　结论40

3.3　量子光谱成像微扰理论41

3.3.1　量子光谱成像的非简并态微扰理论41

3.3.2　量子光谱成像简并情况下的微扰理论42

3.3.3　量子光谱成像变分法43

3.3.4　量子光谱成像与时间有关的微扰理论44

3.3.5　量子光谱成像的跃迁概率45

3.3.6　量子光谱成像的光的发射和吸收46

3.3.7　结论49

3.4　量子光谱成像的散射49

3.4.1　量子光谱成像的碰撞过程与散射截面49

3.4.2　量子光谱成像辏力场中的弹性散射51

3.4.3　量子光谱成像的方形势阱与势垒所产生的散射52

3.4.4　量子光谱成像的玻恩近似53

3.4.5　量子光谱成像质心坐标系与实验室坐标系54

3.4.6　结论55

3.5　量子光谱成像的自旋55

3.5.1　量子光谱成像的电子自旋56

3.5.2　量子光谱成像的电子自旋算符和自旋函数56

3.5.3　量子光谱成像的塞曼效应58

3.5.4　量子光谱成像的两个角动量的耦合59

3.5.5　结论60

3.6　量子光谱成像的全同粒子60

3.6.1　量子光谱成像全同粒子的特性60

3.6.2　量子光谱成像全同粒子系统的波函数与泡利原理62

3.6.3　结论65

3.7　量子光谱成像态的描述65

3.7.1　量子态的描述65

3.7.2　量子光谱成像态72

3.7.3　量子光谱成像纠缠态75

3.7.4　量子光谱成像态的测量，Winger函数83

3.8　量子光谱成像的对称性83

3.8.1　对称性在量子光谱成像中的深刻内涵83

3.8.2　量子光谱成像的全同性84

3.8.3　量子光谱成像的守恒量和对称性85

3.8.4　量子光谱成像独立守恒量的数目89

3.8.5　结论89

3.9　EPR（Einstein-Podolsky-Rosen）佯谬90

3.9.1　EPR佯谬的历史背景90

3.9.2　EPR佯谬一文的两个论断90

3.9.3　EPR佯谬在理论上问题出在何处？93

3.9.4　Bell不等式与实验检验94

3.10　量子光谱成像的路径积分与相位及二次量子化95

3.10.1　量子光谱成像的Feynman路径积分95

3.10.2　量子光谱成像中的相位97

3.10.3　量子光谱成像的二次量子化98

3.10.4　结论100

3.11　量子光谱成像的时间反演101

3.11.1　量子光谱成像的时间反演态与时间反演算符102

3.11.2　量子光谱成像的时间反演不变性104

3.11.3　量子光谱成像力学量的分类与矩阵元的计算106

3.11.4　结论107

3.12　量子光谱成像辐射场量子化与物质相互作用108

3.12.1　量子光谱成像辐射场的量子化108

3.12.2　量子光谱成像多极辐射场及其量子化111

3.12.3　结论115

3.13　量子光谱成像自发多极辐射场量子化及其与物质相互作用116

3.13.1　量子光谱成像自发多极辐射116

3.13.2　讨论119

3.13.3　结论120

第4章　量子光谱成像实验121

4.1　量子光谱成像实验方案121

4.2　氢原子光谱分析121

4.2.1　氢原子的基本光谱规律122

4.2.2　一维氢原子125

4.3　量子光谱成像实验基础研究129

4.3.1　量子光谱成像的光谱精细结构129

4.3.2　结论134

第5章　量子光谱成像计算135

5.1　量子光谱成像计算的复杂性135

5.1.1　计算机和物理学135

5.1.2　量子计算概念的起源136

5.1.3　量子计算的困难及其克服途径137

5.1.4　算法和算法复杂性138

5.1.5　P和NP分类138

5.1.6　量子计算机在什么方面超过了经典计算机？139

5.2　量子光谱成像的单量子比特门139

5.3　量子光谱成像的多量子比特门141

5.4　量子光谱成像除计算基以外的基的测量142

5.5　量子光谱成像的量子比特复制线路143

5.6　量子光谱成像算法145

5.6.1　平行与纠缠145

5.6.2　量子并行性146

5.6.3　基于Fourier变换的量子光谱成像算法146

第6章　量子光谱成像技术148

6.1　量子光谱研究概况148

6.2　量子成像研究概况148

6.3　量子光谱成像设计思路150

6.4　双光子纠缠的量子图像实验——“鬼相”实验150

6.5　量子光谱成像技术分析153

6.5.1　量子光谱成像的相关技术153

6.5.2　量子光谱成像系统155

6.6　量子光谱成像关键技术161

6.7　结论162

附录　量子光谱成像应用展望163

参考文献167