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| 開講年度 | 2017 年度 | |
|---|---|---|
| 開講区分 | 工学部機械工学科 ・専門教育 | |
| 受講対象学生 |
学部(学士課程) : 3年次 |
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| 選択・必修 | 選択 |
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| 授業科目名 | 応用量子論 | |
| おうようりょうしろん | ||
| Applied Quantum Mechanics | ||
| 単位数 | 2 単位 | |
| 他学部・他研究科からの受講 |
他学科の学生の受講可, 他学部の学生の受講可 |
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| 市民開放授業 | 市民開放授業ではない | |
| 開講学期 |
後期 |
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| 開講時間 |
木曜日 8, 9, 10時限 曜日指定の授業です．１０月から，連続して，90分+45分の授業を１０回行って，１月初旬までに授業を終了させます．よって定期試験を早めに行います． |
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| 開講場所 | ||
| 担当教員 | 小竹 茂夫（工学部） | |
| KOTAKE, Shigeo | ||
| TAの情報 | ||
| 授業の概要 | 工学において、実際の材料がもつ様々な性質や量子力学的な考え方を理解することは、大変重要である。物の性質（物性）がどのように決まっているのか、材料によってどのように違うか，量子情報は従来の情報理論とはどう違うか，を理解することは、機械エンジニアが適切な設計を行う上でも、機械の性能を理解するうえでも必須の知識となる。 本講義では、前期の「応用電子論」に引き続き，様々な物の性質を取り上げ、量子力学を背景とした物性論の講義を通して、それらの概要を講義する。 さらに量子力学を応用した情報理論（量子情報）の基礎的な考え方を紹介し，量子コンピューターの人工知能や現在制御理論への応用についても講義する．基本的には式を追うだけの授業はせず、基本的な性質がどのような仕組みから発現するかの定性的な説明に心がけたい。 |
|---|---|
| 学習の目的 | 物性論，量子力学、電子論，量子情報，電磁気学，統計力学の理解が深まり、固体物理学や制御理論を学ぶ基礎的能力が身に付く。 |
| 学習の到達目標 | ・固体の熱的性質が理解できる。 ・固体の光学的性質が理解できる。 ・レーザーやLED・量子井戸の構造が理解できる。 ・固体の誘電体的性質が理解できる。 ・固体の磁気的性質や磁性体種類が理解できる。 ・超伝導の原理や性質が理解できる。 ・結晶の不完全性を生む格子欠陥、転位を理解できる。 ・量子情報の基礎的な考え方が理解できる。 ・量子コンピューターの仕組みが理解できる． ・量子アルゴリズムの考え方が理解できる。 ・量子情報を応用した制御理論や人工知能の可能性を理解できる。 |
| ディプロマ・ポリシー |
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| 授業の方法 | 講義 |
| 授業の特徴 | Moodle |
| 教科書 | オリジナルな授業を行うため，教科書は特に指定しないこととします． 高価なので必ずしも購入を必要としませんが，将来も持っていて役立つ図書として「固体物理学入門（上）および（下）」（キッテル著、丸善）を上げます．後期の「応用量子論」でも使いますので，やる気のある人は購入ください． |
| 参考書 | 数多くの固体物理関連の教科書があるが、入門書としては 「固体物性入門 例題･演習と詳しい解答で理解する」（沼居貴陽著、森北出版）や 「材料科学３」（C.R.バレット他著、培風館、絶版？）がよい。 また量子情報については， 「量子コンピューター入門」（宮野健次郎，古澤明著，日本評論社）をお勧めする． |
| 成績評価方法と基準 | レポート：p点（15点）、Moodle小テスト：q点（10点），期末試験：r点（75点）のp+q+rの点を総合的に評価する。60点以上を合格とする。十分な回数の出席は必須である． |
| オフィスアワー | 毎週月曜日12：20～14：30に機械棟2階小竹教員室にて対応。電子メールによる質問など歓迎 |
| 受講要件 | |
| 予め履修が望ましい科目 | この授業は「応用電子論」の続きの授業である。 |
| 発展科目 | 大学院では「固体物理特論」，「固体物理演習」，「極限物性特論」，「量子応用特論」，「固体熱力学演習」としてさらに詳しく学ぶ。 |
| 授業改善への工夫 | Moodelにおいて受講後，小テストをおこなう。 小テストでは正誤問題を解くことで物性論の知識の定着を行う。 レジュメを毎回の授業で配る。 書画カメラを使うことにより，毎回の授業ノートを公開する． |
| その他 |
・講義の連絡はMoodleを通じて連絡しますので，登録を御願いします。 ・レジュメは，Moodel内にpdfの形で置いてあります。なくした人は取って行ってください。 |
| キーワード | 固体の熱的性質、固体の光学的性質、光学半導体、レーザー、誘電体的性質、固体の磁気的性質、超伝導，格子欠陥、転位、表面，粒界，量子情報，量子コンピューター，量子アルゴリズム，人工知能，現代制御理論 |
|---|---|
| Key Word(s) | thermal property, optical property, optical semiconductor, laser, dielectric property, magnetic property, super conductivity, atomic defect, dislocation, surface, interface, quantum information, quantum computer, quantum algorithm, artificial intelligence, modern control theory |
| 学習内容 | 第１回 フォノンとは 第２回 固体の熱的性質（比熱） 第3回 固体の熱的性質，熱応力，熱膨張係数） 第4回 黒体輻射 第5回 半導体の光物性 第6回 レーザー 第7回 量子力学と古典力学 第8回 量子計算と古典計算 第9回 量子ビットと量子ゲートと量子アルゴリズム 第１０回 量子情報の現代制御理論への応用 第１１回 誘電体 第１２回 磁気物性 第１３回 超伝導 第１4回 転位と粒界 第１5回 まとめ 第１６回 定期試験 |
| 学習課題(予習・復習) | 教科書の演習問題を自力で解けるよう、復習をしてみてください。 |
| ナンバリングコード(試行) | EN-SYST-3 |
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※最初の2文字は開講主体、続く4文字は分野、最後の数字は開講レベルを表します。 ナンバリングコード一覧表はこちら