Introduction to Quantum Optics
G. Grynberg, A. Aspect, C. Fabre: Introduction to Quantum Optics, Cambridge University Press, Cambridge 2010, 696 S., geb., ISBN 9780521551120
Grynberg, G., Aspect, A., Fabre, C.
Mit ihrer Neufassung der Introduction to Quantum Optics ist es Alain Aspect und Claude Fabre gelungen, das 1997 erschienene französische Original ins Englische zu übertragen und gleichzeitig durch Einbeziehung neuester Ergebnisse und Erkenntnisse auf den aktuellen Stand zu bringen. Das Buch ist in seiner Vollständigkeit und Aktualität auch eine Hommage an Gilbert Grynberg, der als tragende Figur hinter der Originalausgabe stand und diesen Erfolg leider nicht mehr miterleben konnte.
Die Autoren diskutieren die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie, die Physik des Lasers, die Quantisierung des Strahlungsfelds und wesentliche Aspekte der modernen Atomoptik ausgehend von wenigen elementaren Prinzipien. Aufbauend auf dem Vorwissen der Quantenmechanik und Elektrodynamik des zweiten und dritten Studienjahres behandelt das Buch die Licht-Materie-Wechselwirkung zunächst als zeitabhängige kleine Störung, dann vollständig semiklassisch und zuletzt mit quantisiertem Licht. Die zweite Hälfte des Buches kombiniert und erweitert die diskutierten Ansätze und Methoden, um moderne Anwendungsgebiete zu erschließen. Dazu zählen die Laserkühlung von Atomen, ultrakalte Quantengase, Atomlaser, nichtlineare Effekte und parametrische Verstärkung, gequetschtes und langsames Licht, Resonator-QED, Quanteneffekte, Quantenkryptografie und Quanteninformationsverarbeitung mit einzelnen Photonen. Ein großer Teil des Stoffes findet sich in Form von Ergänzungen, die man bei der ersten Lektüre getrost überspringen kann. Somit bleibt das Buch trotz seiner Stofffülle gut lesbar.
Das Buch eignet sich hervorragend als Nachschlagewerk und zur Begleitung von Kursen zur Laserphysik, Quanten- und Atomoptik. Die ausführliche Darstellung und die große Menge an Beispielen geht weit über das übliche Niveau hinaus, sodass der geneigte Leser Antworten auf viele Detailfragen findet und sein Hintergrundwissen gründlich vertiefen kann. Die Autoren holen zum Teil sehr weit aus, um einfache Zusammenhänge mathematisch korrekt herzuleiten. Zielsetzung, Sinn und Zweck einzelner Schritte sind zwar nicht immer erläutert, doch einfache physikalische Argumente, die den gleichen Sachverhalt in wenigen Zeilen begründen, finden sich meist am Ende eines Kapitels. Ein Teil des Inhalts erschließt sich daher erst bei der zweiten Lektüre oder mit entsprechendem Hintergrundwissen.
Als Fazit ist das Buch allen zu empfehlen, deren Interesse an moderner Quanten- und Atomoptik über das Maß des üblichen Curriculums hinausgeht. Die Autoren erklären viele Zusammenhänge bis in kleinste Details, die ansonsten meist übergangen werden. Auch die Sammlung an Beispielen und die Darstellung übergreifender Anwendungsgebiete ist einmalig und in ihrer Aktualität unübertroffen.
Dr. Axel Kuhn, Clarendon Laboratory, University of Oxford
