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授業科目名
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担当教員
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量子物理学特論
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内山 智香子／橋本 一成
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時間割番号
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単位数
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コース
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履修年次
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期別
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曜日
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時限
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| PTB704 | 2 | (未登録) | 1 | 後期 | 火 | III | ||||||||
| ［概要と目標］ | ||||||||||||||
| [Quantum Physics] Quantum physics provides a theoretical basis for understanding and describing microscopic phenomena. Because of its quick development towards greater densities and finer dimensions in semiconductor engineering and energetic science, quantum physics is indispensable to designing novel devices. In this course, you will learn the basics of quantum mechanics and quantum information processing. 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。 |
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| [到達目標] | ||||||||||||||
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Understand and explain fundamentals of quantum mechanics and quantum information processing 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。 |
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| ［必要知識・準備］ | ||||||||||||||
| 量子力学 固体物理学 | ||||||||||||||
| ［評価基準］ | ||||||||||||||
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| ［教科書］ | ||||||||||||||
| (未登録) | ||||||||||||||
| ［参考書］ | ||||||||||||||
| (未登録) | ||||||||||||||
| ［講義項目］ | ||||||||||||||
| 1. Basics of quantum mechanics -1 (the Schroedinger equation) 2. Basics of quantum mechanics -2 (superposition, entanglement) 3. Basics of quantum mechanics -3 (spin, unitary transformation) 4. Principle of conventional cryptography 5. Principle of quantum cryptography-1 6. Basics of quantum optics 7. Principle of quantum cryptography-2 8. Quantum gates 9. Basics of quantum algorithm 10. Principle of quantum computation 11. Time evolution of a quantum system 12. Effects of decoherence on quantum information processing 13. Methods to overcome decoherence 14. Quantum teleportation 15. Quantum transport 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） |
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| ［前年度授業に対する改善要望等への対応］ | ||||||||||||||
| アンケート実施なし | ||||||||||||||