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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