授業科目名				担当教員
量子物理学特論				内山　智香子
時間割番号	単位数	コース	履修年次	期別	曜日	時限
PTB704	2	(未登録)	1	後期	火	III
［概要と目標］
本専攻は半導体工学やエネルギー科学等に関連した新たなデバイスの開発研究を主眼とする。その際には、原子や分子、さらには電子といったミクロなレベルでの現象の理解が必要不可欠である。まずミクロな粒子の統計的な性質について理解を深めたうえで、量子情報処理の素養を培うことを目標とする。
[到達目標]
半導体工学やエネルギー科学等に関連した新たなデバイスの開発研究を行うため、近年ナノデバイスの次世代を担うものとして活発に研究されている、ミクロレベルに特有な量子力学的な性質をフルに活用したデバイス（量子コンピュータ）の原理を理解し、説明できること。量子コンピュータは、高速に大量の情報の処理を可能にすると期待されているものの、外部からの影響に非常に敏感である。この影響（デコヒーレンス）によるエラーの度合い、またこのエラーを訂正する方法についても理解し、説明できること。
［必要知識・準備］
量子力学　固体物理学
［評価基準］
No 評価項目 割合 評価の観点 1 小テスト／レポート  100  % 半導体工学やエネルギー科学等に関連した新たなデバイスの開発研究を行うために必要な、ミクロレベルに特有な性質をフルに活用したデバイスの原理等に関する到達目標の６割を達成できること。
［教科書］
(未登録)
［参考書］
(未登録)
［講義項目］
【講義内容】 第 1 回： 量子情報工学における量子力学の基礎知識(シュレディンガー方程式、光の偏光状態） 第 2 回：量子情報工学における量子力学の基礎知識(重ね合わせの原理、エンタングルメント） 第 3 回：量子情報工学における量子力学の基礎知識(ユニタリ変換） 第 4 回：古典暗号の原理 (対称暗号・非対称暗号） 第 5 回：量子暗号の原理 (BB84プロトコル） 第 6 回：量子光学素子の理論的記法についての基礎知識 第 7 回：量子暗号の原理 (B92プロトコル・光ファイバーによる実験） 第 8 回：量子計算素子 (NOT、制御NOT、制御ユニタリ演算） 第 9 回：量子計算アルゴリズムの基礎 (量子フーリエ変換） 第 10回：量子計算の原理（Shorのアルゴリズムの原理） 第 11回：量子系の時間発展（ユニタリー発展と非ユニタリー発展） 第 12回：量子情報におけるデコヒーレンスの影響 第 13回：量子情報におけるデコヒーレンスの影響の克服法(多連パルス印加によるデコヒーレンス抑制、エラー訂正） 第 14回：量子輸送・量子テレポーテーションの原理 第 15回：総括（まとめ） 【到達目標】 第 1 回： 量子情報工学における量子力学・電磁気学の基礎知識(シュレディンガー方程式、光の偏光状態）を理解する。 第 2 回：量子情報工学における量子力学・電磁気学の基礎知識(重ね合わせの原理、エンタングルメント）を理解する。 第 3 回：量子情報工学における量子力学の基礎知識(ユニタリ変換）を理解する。 第 4 回：古典暗号の原理 (対称暗号・非対称暗号）の長所・短所を理解する。 第 5 回：量子暗号の原理 (BB84プロトコル）を理解する。 第 6 回：量子光学素子の理論的記法についての基礎知識を理解する。 第 7 回：B92プロトコルの原理・光ファイバー光ファイバーによる実現方法を理解する。 第 8 回：量子計算素子 (NOT、制御NOT、制御ユニタリ演算）の役割を理解する。 第 9 回：量子フーリエ変換アルゴリズムの役割とその実現方法を理解する。 第 10回：量子計算の原理（Shorのアルゴリズムの原理）を理解する。 第 11回：量子系の時間発展（ユニタリー発展と非ユニタリー発展）を理解する。 第 12回：量子情報におけるデコヒーレンスの影響を理解する。 第 13回：多連パルス印加によるデコヒーレンス抑制、エラー訂正等のデコヒーレンスの影響の克服法を理解する。 第 14回：量子輸送・量子テレポーテーションの原理を理解する。 第 15回：総括（まとめ）
［前年度授業に対する改善要望等への対応］
昨年度は受講生がなかったが，引き続きわかりやすい授業を目指して授業内容のブラッシュアップを継続する．