授業科目名	特別講義第四
時間割番号	TAM329
担当教員名	他／清水　亮介
開講学期・曜日・時限	集中・(未登録)・(未登録)	単位数	1
＜対象学生＞
３年次以上の学部生を対象としている。
＜授業の目的＞
先端材料理工学科の既設専門科目に関連した専門分野で、外部の研究機関や会社の第一線で活躍されている研究者及び技術者による専門的なあるいは先端的な内容の講義である。講義で示された研究手法や研究成果を学び、自身の基礎及び専門知識をさらに広げるとともに自身の卒業研究に役立てる。今年度は「量子情報光学」について学ぶ。光は環境との相互作用が小さく量子状態を保持しやすいため、古典物理学では説明できない量子力学特有の現象を確認するための実験に多く用いられて来た。近年はさらに、こうした量子力学特有の現象を情報の伝達や暗号等に活用しようという動きが広がっている。本授業科目では、光子を用いた量子光学および量子情報研究を行う上で必要となる基礎知識を習得する。
＜本授業科目による獲得・涵養が特に期待されるコンピテンシー＞（能力・資質）
工学部>先端材料理工学科向け 記号 コンピテンシー（能力・資質）   AM-A 専門 1.基礎的知識 数学 ◎
＜到達目標＞  到達目標とは
目標NO 説明 コンピテンシーとの対応 AM 1 量子光学の研究分野において必要な基礎知識の概要を説明できること 2 量子情報の研究分野において必要な基礎知識の概要を説明できること
＜成績評価の方法＞
目標No 割合 評価の観点 1 50% レポートにおいて量子光学の研究分野において必要な基礎知識の概要を説明できたか否かを評価する 2 50% レポートにおいて量子情報の研究分野において必要な基礎知識の概要を説明できたか否かを評価する 合計 100%
＜授業の方法＞
本授業科目は集中講義として行う。レポートによって到達目標の達成度を評価する。授業実施形態は面接授業（対面授業）を予定している。マスクを着用し、学生間の距離はできるだけ空ける。また、定期的に窓を開けて換気を行い、授業前・後の手洗いと手指消毒を徹底する。状況に応じてライブ型（リアルタイムのオンライン授業）へ変更することもある。連絡担当教員から、集中講義案内と共にキャンバス・ネットワーク・サービス（CNS）の掲示等により知らせる。
＜受講に際して・学生へのメッセージ＞
本授業内容を理解するためには「初等量子論」「量子力学」「量子力学演習」の知識を復習しておくことが望ましい。
＜テキスト＞
独自の講義資料を用いる。
＜参考書＞
(未登録)
＜授業計画の概要＞
1 タイトル 電磁気学の復習 事前学習 事後学習 授業前には、事前に配布する講義資料を予習する。授業後は、レポート問題に取り組むことで授業内容を復習し知識としての理解を深める。 授業内容 光は電磁波の一種であるため古典電磁気学を復習する。 2 タイトル 量子力学の復習 事前学習 事後学習 授業前には、事前に配布する講義資料を予習する。授業後は、レポート問題に取り組むことで授業内容を復習し知識としての理解を深める。 授業内容 光の量子化を理解する準備として調和振動子を復習する。 3 タイトル 電磁場の量子化 事前学習 事後学習 授業前には、事前に配布する講義資料を予習する。授業後は、レポート問題に取り組むことで授業内容を復習し知識としての理解を深める。 授業内容 古典電磁気学で記述される電磁場に量子力学における調和振動子の概念を適用し光を量子化する考え方を説明する。 4 タイトル 光子の干渉 事前学習 事後学習 授業前には、事前に配布する講義資料を予習する。授業後は、レポート問題に取り組むことで授業内容を復習し知識としての理解を深める。 授業内容 古典的あるいは量子的な１次相関関数および２次相関関数を定義し、それらの物理的な意味や測定するための実験手法などについて説明する。 5 タイトル 量子ビットと量子もつれ状態 事前学習 事後学習 授業前には、事前に配布する講義資料を予習する。授業後は、レポート問題に取り組むことで授業内容を復習し知識としての理解を深める。 授業内容 量子力学で情報を扱う際の基本単位である量子ビットと複数の量子ビットに対する量子もつれ状態について説明し、光子を用いてそれらを実現するための具体例について説明する。 6 タイトル 量子状態トモグラフィ 事前学習 事後学習 授業前には、事前に配布する講義資料を予習する。授業後は、レポート問題に取り組むことで授業内容を復習し知識としての理解を深める。 授業内容 光子を用いた量子情報技術への応用例として量子状態トモグラフィの基本概念を説明し具体例について紹介する。 7 タイトル 量子テレポーテーション 事前学習 事後学習 授業前には、事前に配布する講義資料を予習する。授業後は、レポート問題に取り組むことで授業内容を復習し知識としての理解を深める。 授業内容 光子を用いた量子情報技術への応用例として量子テレポーテーションの基本概念を説明し具体例を紹介する。 8 タイトル 量子暗号 事前学習 事後学習 授業前には、事前に配布する講義資料を予習する。授業後は、レポート問題に取り組むことで授業内容を復習し知識としての理解を深める。 授業内容 光子を用いた量子情報技術への応用例として量子暗号の基本概念を説明し具体例を紹介する。また本授業科目全体の総括としてレポート問題に取り組む。 9 タイトル 　 事前学習 事後学習 　 授業内容 　 10 タイトル 　 事前学習 事後学習 　 授業内容 　 11 タイトル 　 事前学習 事後学習 　 授業内容 　 12 タイトル 　 事前学習 事後学習 　 授業内容 　 13 タイトル 　 事前学習 事後学習 　 授業内容 　 14 タイトル 　 事前学習 事後学習 　 授業内容 　 15 タイトル 　 事前学習 事後学習 　 授業内容 　 16 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 17 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 18 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 19 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 20 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 21 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 22 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 23 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 24 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 25 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 26 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 27 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 28 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 29 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 30 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容
＜備考＞
(未登録)