授業科目名				担当教員
量子工学特論				内山　智香子／橋本　一成／白木　一郎
時間割番号	単位数	コース	履修年次	期別	曜日	時限
GTE502	2	(未登録)	1	後期	木	II
［概要と目標］
[Advanced Quantum Engineering] This course aims to explore the following three areas that are fundamental to quantum device technology. ・Fundamentals of Quantum Information Processing: understanding superposed state, principle of quantum cryptography and quantum computing, and quantum devices. ・Fundamentals of Environmental Effects of Quantum Systems: understanding quantum measurement, the quantum Zeno effect, and the decay process of unstable quantum systems. ・Characterization of quantum devices (Surface science, surface analysis methods) 量子デバイスの具体例を以下の３分野で取り上げて、基本的と思われる重要項目（キーワード）の基本的な概念を理解する。 量子情報工学の基礎　（重ね合わせの原理、量子暗号の原理、量子計算の原理、量子情報工学デバイス）を理解する。 量子系に対する環境の影響の基礎（量子測定、量子ゼノン効果、不安定量子系の崩壊過程）を理解する。 量子デバイスの評価　（表面科学、表面解析技術）を理解する。
[到達目標]
1. Understand and explain the fundamentals of quantum mechanics and electromagnetism for quantum information engineering, transport of quantum information with light, and principles of quantum information processing. 2. Understand and explain the fundamentals of the decay processes of unstable quantum systems and the quantum Zeno effect through examples such as experiments using optical pumping of ions. 3. Understand and explain scanning probe microscopy and related techniques as well as their applications for quantum device characterization. １．量子情報工学の基礎、および光・電磁波を用いた量子情報伝送・量子情報処理システムの原理を理解し、説明できる。 ２．不安定量子系の崩壊過程および量子ゼノン効果の基礎を、イオンの光ポンピングを用いた実験などの例を通じて理解し、説明できる。 ３．表面科学の基礎、および走査電子顕微鏡や走査型トンネル顕微鏡など電子を用いた先端計測技術を理解し、ナノ構造やナノスケール電子輸送と関連して説明できる。
［必要知識・準備］
Basic knowledge on Electromagnetism and Quantum Mechanics. 電磁気学の基礎 量子力学の基礎
［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  % 光や電磁波を用いた量子情報伝送や量子情報処理システムの原理・電子・イオンビームを用いた先端計測技術等要求される基本的な内容が理解できている。
［教科書］
(未登録)
［参考書］
(未登録)
［講義項目］
1. Fundamentals of quantum mechanics and electromagnetism for quantum information engineering 2. Principle of conventional cryptography : symmetric and asymmetric cryptography 3. Principle of quantum cryptography : BB84 protocol, B92 protocol, and experiments with light fiber 4. Principle of quantum computing : Shor's algorithm 5. Quantum decoherence : physical origin and strategies to control 6. Time evolution of isolated quantum systems 7. von Neumann's projection measurement and quantum Zeno effect 8. Decay process of unstable quantum systems 1: a phenomenological treatment 9. Decay process of unstable quantum systems 2: an exact treatment 10. Quantum Zeno effect-revisited 11. Surface Science and Microscopy　(Optical microscope and Scanning Electron Microscope) 12. Scanning Electron Microscope (Operating principles and application) 13. Scanning Tunnelling Microscope I　(Operating principles) 14. Scanning Tunnelling Microscope II (Observations of Surface Superstructures) 15. Multi-probe Microscopy (Application of Scanning Tunnelling Microscope) 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 第 2 回：古典暗号の原理 (対称暗号・非対称暗号） 第 3 回：量子暗号の原理 (BB84プロトコル・B92プロトコル・光ファイバーによる実験） 第 4 回：量子計算の原理（Shorのアルゴリズムの原理） 第 5 回：量子デコヒーレンスとその制御法 第 6 回：孤立量子系の時間発展 第７回：フォン・ノイマンの量子測定と量子ゼノン効果 第８回：不安定量子系の崩壊過程（１）　現象論的取り扱い 第９回：不安定量子系の崩壊過程（２）　厳密な取り扱い 第 10 回： 量子ゼノン効果の再検討 第 11 回： 表面の科学と顕微鏡法　－光学顕微鏡と走査電子顕微鏡の基礎ー　 第 12 回： 走査電子顕微鏡　動作原理と応用例 第 13 回： 走査型トンネル顕微鏡（１）　動作原理 第 14 回： 走査型トンネル顕微鏡（２）　表面超構造観察 第 15 回： 多探針顕微鏡法
［前年度授業に対する改善要望等への対応］
アンケート結果確認中