授業科目名 : 電気電子工学のための量子論

科目コード 60810
配当学年 3年
開講年度・開講期 平成30年度・前期
曜時限 水曜・4時限
講義室 N2
単位数 2
履修者制限
授業形態 講義
使用言語 日本語
担当教員    所属・職名・氏名 工学研究科・教授・竹内繁樹

授業の概要・目的

電子や光子などの振る舞いを記述する量子力学は、自然法則の根幹をなすとともに、現在の電子デバイスの理解に不可欠なだけでなく、量子コンピュータや量子暗号などの様々な先端量子技術の基礎となる学問である。本授業では、量子力学に関する基礎的事項について説明する.古典力学の破綻と前期量子論について触れた後、シュレーディンガー方程式とそのいくつかの解について説明する。その後、波動関数の一般的な性質や、不確定性原理について議論する。また、量子情報科学の初歩についても概説する。

成績評価の方法・観点及び達成度

定期試験、講義中に課す⼩テスト、および若⼲回数のレポートなどにより総合的に評価する。

到達目標

量子の振る舞いについて、物理的なイメージをつかむこと。具体的には、重ね合わせ状態や不確定性原理、量子もつれなど、量子力学の基礎的な概念について理解するとともに、波動関数等を用いた基本的な計算が行えるようになることを目標とする。

授業計画と内容

項目 回数 内容説明
量子力学の概要と前期量子論 2~3 量子力学の特徴やその応用などの一般論を述べた後、古典力学の破綻と前期量子論について説明する。
シュレーディンガー方程式と固有値問題 4〜6 シュレーディンガー方程式を導入し、その応用として、2次元、3次元の井戸型ポテンシャルの固有値問題について議論する。
波動関数の一般的な性質 3~4 波動関数の従う一般的な性質を議論するため、複素線形空間(ヒルベルト空間)を導入し、波動関数の直交性や演算子について説明する。また、不確定性原理について述べる。
量子の運動方程式 1~2 時間発展演算子を導入し、量子の時間発展を議論する
量子情報科学の初歩 1〜2 量子力学を直接応用する、量子情報技術の初歩について概説する。

教科書

指定しない。

参考書等

量子力学の考え方 砂川重信著 岩波書店
量子力学の基礎 北野正雄著 共立出版
その他、授業中にも必要に応じ紹介する。

履修要件

線形代数、フーリエ解析、微分方程式、力学、電磁気学等の基礎知識

授業外学習(予習・復習)等

予習、復習を前提とする。若干回数のレポート課題を課す。

授業URL

その他(オフィスアワー等)

当該年度の進度状況や授業回数などに応じ、講義項目の順序⼊れ替えや、⼀部を省略することがある。
また、昨年度までの授業と講義内容が異なるので、注意すること。