2020年度 物理学特論発展第十   Advanced Special Topics in Physics X

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開講元
物理学コース
担当教員名
DAS BHANU PRATAP 
授業形態
講義
メディア利用
Zoom
曜日・時限(講義室)
木5-6(Zoom)  
クラス
-
科目コード
PHY.P669
単位数
1
開講年度
2020年度
開講クォーター
3Q
シラバス更新日
2020年9月23日
講義資料更新日
-
使用言語
英語
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講義の概要とねらい

この講義では、量子コンピュータの基本を紹介します。後半では、量子コンピュータを用いた原子の性質の計算への応用を紹介します。

到達目標

この講義を受講後、生徒たちは以下のことを学べる:
(1)量子コンピュータの基本構造 (2)量子コンピューティングの原理 (3)原子の量子多体理論の基礎
(4) 量子コンピュータを用いた原子の性質の計算法

実務経験のある教員等による授業科目等

該当する 実務経験と講義内容との関連(又は実践的教育内容)
講師の専門領域は、原子の量子多体理論と量子コンピューティング

キーワード

量子ビット(Qubits), 量子ゲート、ハートリー=フォック法、結合クラスター法、ユニタリー結合クラスター法、VQE (Variational Quantum Eigensolver : 変分量子固有値ソルバー )と量子コンピューティング

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

専門力 教養力 コミュニケーション力 展開力(探究力又は設定力) 展開力(実践力又は解決力)

授業の進め方

この講義は7回で構成されています。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 量子ビットとは何か、なぜ重要なのか? (2020.10.8) 量子力学の基礎(量子力学における状態)
第2回 量子ゲートの導入。 (2020.10.15) 量子力学の基礎(量子力学における演算子)
第3回 原子の量子力学の導入:ハートリー=フォック法 (2020.10.22) 量子力学における変分原理 演算子の第二量子化
第4回 結合クラスター法とユニタリー結合クラスター法 (2020.10.29) 演算子の第二量子化
第5回 Variational Quantum Eigensolver (VQE) (2020.11.5) 量子力学における変分原理
第6回 量子回路 (2020.11.12) 量子ビットと量子ゲート
第7回 原子の性質の量子計算 (2020.11.19) 量子ビット、量子ゲートとユニタリー結合クラスター法

授業時間外学修(予習・復習等)

学修効果を上げるため,教科書や配布資料等の該当箇所を参照し,「毎授業」授業内容に関する 予習と復習(課題含む)をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

量子コンピュターと量子通信Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ, ミカエル-ニールセン、アイザック-チャン、オーム社

参考書、講義資料等

講義ノートは後で配布します。

成績評価の基準及び方法

講義の後、量子コンピューティングに関連するレポートを出します。

関連する科目

  • PHY.Q207 : 量子力学入門(講義)
  • PHY.Q311 : 量子力学III(講義)
  • PHY.Q208 : 量子力学II(講義)

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

学部生程度の量子力学と量子力学の基礎問題の解決

オフィスアワー

月曜日から金曜日(午後)

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