超伝導量子物理学特論(葛飾)のシラバス情報

科目名称
Course title(Japanese)
超伝導量子物理学特論 科目番号
Course number
12PHQUI502
科目名称(英語)
Course title(English)
Selected topics in superconducting quantum physics
授業名称
Class name
超伝導量子物理学特論(葛飾)
教員名 蔡 兆申
Instructor Jaw-Shen Tsai
開講年度学期 2022年度 後期
Year/Semester 2022, 2nd semester
曜日時限 金曜2限
Class hours Friday, 2nd period
開講学科
Department
理学研究科 物理学専攻
Graduate School of Science, Department of Physics
外国語のみの科目
(使用言語)
Course in only foreign
languages (languages)
Lectures are given in English
単位
Course credit
1.0 授業の主な実施形態
Main class format
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ハイフレックス型授業/Hybrid-Flexible format
概要
Descriptions
[概要]:超伝導、とくにジョセフソン接合と回路での量子コヒーレント状態制御の物理を英語の講義で学ぶ。
Physics of quantum coherent state control in superconducting quantum circuits based on Josephson junction.
目的
Objectives
[目的]:量子コヒーレント状態の意義を理解し、そのコヒーレント状態の制御を超伝導巨視的量子回路で実現することを学ぶ。本専攻のディプロマポリシー「専門分野及び関連分野の諸問題を能動的に解決できる」能力を身につける科目である。
To gain understanding of the meaning of quantum coherence as well as its control in superconducting Josephson junction circuits.
到達目標
Outcomes
[到達目標]:
1.ジョセフソン効果について説明できるようになる。
To be able to explain Josephson Effects.
2.超伝導人工原子の物理についてについて説明できるようになる。
To be able to explain the physics of superconducting artificial atoms.
3.量子力学に関して、量子コヒーレント操作の意義を議論できるようになる。
To gain understanding in quantum coherent control that concerns quantum mechanics.
4.量子と情報の関連と可能性について議論できるようになる。
To gain understanding in the relation between quantum and information, as well as its
possibilities.
5.英語で物理学を理解できるようになる。
To be able to understand physics through English lectures.
履修上の注意
Course notes prerequisites
超伝導の巨視的量子状態を基本とする授業だが、必ずしも超伝導の事前知識が特になくともよい。 
The lectures concern the macroscopic quantum states that occurs under superconductivity, however, the knowledge in superconductivity is not a prerequisite.
アクティブ・ラーニング科目
Teaching type(Active Learning)
課題に対する作文
Essay
- 小テストの実施
Quiz type test
-
ディベート・ディスカッション
Debate/Discussion
- グループワーク
Group work
-
プレゼンテーション
Presentation
- 反転授業
Flipped classroom
-
その他(自由記述)
Other(Describe)
-
準備学習・復習
Preparation and review
学部レベルの量子力学の復習をしておくこと。各回、1時間程度、関連する量子力学や物性物理学の教科書に目を通しておくこと。講義ではノートを取り、講義後に2時間程度復習し、学んだ内容を説明できるようにしておくこと。
One should brush up the undergraduate quantum mechanics before hand. For each lecture, one should review the solid state physics and quantum mechanics textbooks for about 1 hour. Take notes at the lectures, and after each lecture, one should go over the notes and study it for about 2 hours, so that you are able to explain the content of the lecture.  
成績評価方法
Performance grading
policy
レポートもしくは試験で評価する。
Evaluation based on reports or tests. 
学修成果の評価
Evaluation of academic
achievement
・S:到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A:到達目標を十分に達成している
・B:到達目標を達成している
・C:到達目標を最低限達成している
・D:到達目標を達成していない
・-:学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S:Achieved outcomes, excellent result
・A:Achieved outcomes, good result
・B:Achieved outcomes
・C:Minimally achieved outcomes
・D:Did not achieve outcomes
・-:Failed to meet even the minimal requirements for evaluation
教科書
Textbooks/Readings
・教科書を使用する場合は、MyKiTS(教科書販売サイト)から検索・購入可能ですので以下のURLにアクセスしてください。
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
 
・Search and purchase the necessary textbooks from MyKiTS (textbook sales site) with the link below.
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
参考書・その他資料
Reference and other materials
講義で紹介する。
To be introduced in lectures.
授業計画
Class plan
1.ジョセフソン効果とその究極的精度を理解する。
Josephson Effects and its accuracy.
2.量子位相スリップ(ジョセフソン効果の共役効果)について理解する。
Coherent quantum phase slip (dual to Josephson Effects).
3.超伝導巨視的量子状態の自由度(位相・電荷数)とその制御について理解する。
Phase and charge number degrees of freedoms that associated with superconducting
macroscopic quantum states.
4.超伝導人工原子(量子ビット)の物理と状態操作について理解する。
The physics of superconducting artificial atoms (qubits).
5.超伝導量子ビットの量子状態観測(読み出し)について理解する。
The observation of the quantum state of a superconducting qubit (readout).
6.超伝導人工原子を使った量子光学について理解する。
The quantum optics with superconducting artificial atoms.
7.量子情報処理の可能性と歴史的視点から見た量子計算の意味について理解する。
The possibilities of the quantum information processing and its history.
8.講義の総括を行う。
Summary of the lectures.
 
教職課程
Teacher-training course
実務経験
Practical experience
NEC基礎研究所、理化学研究所
NEC Fundamental Research Laboratories and RIKEN
教育用ソフトウェア
Educational software
-
備考
Remarks
991FC02
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