雷射與原子量子技術
Laser and Atomic Quantum Technology
| 節 | 週二 |
|---|---|
2 09:00–09:50 | 雷射與原子量子技術 CY203 3 節連堂 |
3 10:10–11:00 | |
4 11:10–12:00 |
* 根據陽明交大上課時間表所列
本課為入門選修，面向未具量子力學背景之學生。前半段建立雷射與高斯光束、光學腔、同調性、雷射種類與雷射線寬等核心概念，以直觀圖像與生活化例子理解雷射穩定度與量測關聯；後半段導入原子量子技術的基本觀念，包含光對原子的力、光鐘、雷射冷卻、磁光阱（MOT）、光學偶極阱（光鑷）、中性原子量子位元的基本想法與入門應用。全課程以概念理解為主，可能會結合AI輔助使用程式以協助理解，雖不特別要求繁重數學推導，(但請理解：許多概念的基礎仍仰賴電磁學與原分子物理基礎觀念的理解)，並透過短寫作與主題簡報培養科普式溝通能力。 本課程將鼓勵學生使用AI並練習批判性思考，藉由AI輔助，尋找最佳方案或最好的解釋。 https://www.youtube.com/watch?v=vZ1kAuU_ogw
普通物理（含波動與基本光學）為宜，修過光子學二為佳；不要求量子力學背景
助教: 趙中霖 johnnychao.ee14@nycu.edu.tw
期中考(25%，開放筆記)、課堂參與與出席(25%，固定9:15點名)、Mini-talks(25%，assigned articles)、期末科普專題(25%，Make a 8 min Video或Podcast)
| 週次 | 主題 |
|---|---|
| 第 1 週 | ------------Part I 雷射基礎與同調性------------ 課程導論：雷射為何重要？從「同調光」到量子科技的橋樑 |
| 第 2 週 | 高斯光束的直覺：光斑、發散角、Rayleigh 長度 |
| 第 3 週 | 光學腔與模態：共振條件、FSR、Q 值與線寬 |
| 第 4 週 | 雷射增益與population inversion |
| 第 5 週 | 同調性與線寬：為何頻譜窄很重要？（原子躍遷、精密測量與量子控制需求） |
| 第 6 週 | Noise與穩定：強度Noise vs 相位Noise；頻率鎖定的概念 |
| 第 7 週 | 檢測與表徵：干涉、拍頻；從量測回推雷射特性 |
| 第 8 週 | 期中考 |
| 第 9 週 | ------------Part II 原子量子技術入門------------ 二能階「原子模型」：吸收/受激輻射/躍遷lineshape的概念 |
| 第 10 週 | 光對原子的力：輻射壓與偶極力的直覺；為何可以「用光推拉原子」 |
| 第 11 週 | 雷射冷卻（Doppler冷卻的機制）：「越追越慢」的生活化解釋；原子可以到多冷？ |
| 第 12 週 | 磁光阱 MOT：磁場梯度＋偏振光如何形成「光學彈簧」；MOT 的核心部件 離子阱 |
| 第 13 週 | 光學偶極阱/光鑷 ODT，單原子與原子陣列概念 |
| 第 14 週 | 中性原子量子位元的基本概念：編碼（超精細/光鐘躍遷）、單量子操作 現有中性原子量子電腦公司介紹。 |
| 第 15 週 | 走向量子處理：Rydberg 封鎖的直覺（「坐位被占用」比喻）、雜訊與去相干的常識性理解。 光腔量子電動力學 |
| 第 16 週 | 期末小專題發表：把複雜變簡單-說給同學聽也說給家人聽得懂 |
1. Svelto, Principles of Lasers（選讀章節）。 2. A. E. Siegman, Lasers（參考）。 3. Frank L. Pedrotti, Leno M. Pedrotti, Leno S. Pedrotti. "Introduction to Optics", 3rd edition, ISBN：1108428266（選讀章節）。 4. Metcalf & van der Straten, Laser Cooling and Trapping。 5. 期刊、科普文章與各實驗室公開示範影片（MOT/冷卻/光鑷/光腔量子電動力學）
- 地點
- 田家炳417B老師辦公室
- 時間
- 週二下午2-4pm
- 聯絡方式
- via email: tlc@nycu.edu.tw