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摘要 光的量子特性使革命性的通信技术成为可能。推进这一研究领域的关键是清晰地理解状态、模式、场和光子的概念。场模式的概念源自经典光学,而状态的概念在以量子力学的方式处理光时必须仔细考虑。术语“光子”是一个重载标识符,因为它通常用于指代量子粒子或场的状态。这种重载通常不结合上下文使用,可能会混淆描述我们测量的现实的物理过程。我们使用现代量子光学理论回顾了这些概念之间的用法和关系,包括光子波函数的概念,该概念的现代历史由 Iwo Białynicki-Birula 在本期刊上发表的一篇开创性论文推进,本文就是向他致敬。 1. 简介 在开始研究量子光学时,很自然地会问:“什么是光子?”但也许更好的问题是:“什么是量子场?”鉴于量子理论与我们赋予该理论的数学元素的名称无关,那么我们如何命名和解释它们何时重要呢?在没有完整的数学解决方案的情况下,尝试对问题建立直觉时,正确地概念化和命名理论元素会有所帮助。这篇献给 Iwo Białynicki-Birula 教授的特刊以教程的方式回顾了状态、模式、场和光子在量子光学中的作用,承认了他对该主题的重要贡献。i 我们希望启发那些可能刚进入该领域的研究人员,例如那些在经典网络领域工作并且现在开始考虑量子网络潜在有用应用的研究人员。我们回顾了光子波函数的概念,它的现代历史大致始于 Białynicki-Birula 在本期刊上发表的一篇论文 [1] 和 John Sipe [2] 的一篇同期论文。状态、模式和场是适用于经典和量子领域的概念。本文以教学的方式回顾了这些概念在两个领域中的产生和定义,描述了电磁场激励的量化如何引入新的(可测量的)行为,并阐明了两个领域之间的联系。

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