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物理学特別研究Ⅲ

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令和4年度以降入学者 物理学特別研究Ⅲ
教員名 山本大輔
単位数    2 課程 前期課程 開講区分 文理学部
科目群 相関理化学専攻
学期 前期 履修区分 選択必修
授業形態 対面授業
Blackboard ID 20231940
授業概要 量子物性理論および量子情報理論の研究
授業のねらい・到達目標 リチャード・ファインマンの提案から40年近くが経過し、近年になって「量子力学の法則にしたがう要素を用いてコンピュータを組み立てる」試みは大きく現実味を増してきている。“量子計算機”と呼ぶことのできる装置は、以下の2つの括りに大別できる。1つは量子ゲート型や量子イジングマシン型の狭義の量子コンピュータで、もう１つは、直接調べることが難しい自然界の量子現象や、興味深いが固体物質では作成が難しい量子系を高制御な代替系を用いて模倣実験する広義の意味での量子コンピュータ（アナログ量子シミュレータ）である。自然界の量子多体系と相似な実験系を直接再現するアナログ量子シミュレータは、物質科学や統計力学基礎、量子化学、高エネルギー物理などの自然科学の研究と親和性が高い。それぞれのプラットフォームで用意できる物理系や操作法、検出法などにおいて異なる制約があり、それぞれの長所を賢く活かすための理論的提案、解析のためのソフトウェア開発が必須となっている。本特別研究では、主に光格子冷却原子系を中心とした人工量子系を対象とし、量子状態の同定および量子エンタングルメントを定量化する方法の開発、それを用いた新奇量子現象観測の理論予言などを目標とする。
授業の形式 研究
授業の方法 指導は、研究の動機付け、研究計画の立案、研究成果についての検討・討論とから成る。
授業計画
1 研究室における注意事項や係分担・コンピュータの操作方法について
【事前学習】これまでの物理の学修内容を復習しておく （2時間）
【事後学習】研究ノートに注意事項をまとめる （3時間）
【授業形態】対面授業
2 研究テーマ設定：指導教員のアドバイスに基づき、研究テーマを設定する。
【事前学習】自分の興味のある物理を探しておく （2時間）
【事後学習】研究ノートに研究テーマをまとめる （3時間）
【授業形態】対面授業
3 先行研究の探索：学術雑誌から関連する先行研究を見つける。
【事前学習】論文検索方法を調べておく （2時間）
【事後学習】学術雑誌を読み始める （3時間）
【授業形態】対面授業
4 先行研究の理解：指導教員のサポートの下、先行研究の学術雑誌の理解を深める。
【事前学習】学術図書・学術雑誌の疑問点をまとめておく （2時間）
【事後学習】セミナー発表準備をする （3時間）
【授業形態】対面授業
5 先行研究の紹介：研究室でテーマに関係する内容をプレゼンテーションする。
【事前学習】セミナー発表練習をする （2時間）
【事後学習】研究ノートに質問内容などをまとめる （3時間）
【授業形態】対面授業
6 各自の研究または輪読：下準備
【事前学習】各自の研究を進める （2時間）
【事後学習】各自の研究を進める （3時間）
【授業形態】対面授業
7 各自の研究または輪読：問題把握
【事前学習】各自の研究を進める （2時間）
【事後学習】各自の研究を進める （3時間）
【授業形態】対面授業
8 各自の研究または輪読：問題解決
【事前学習】各自の研究を進める （2時間）
【事後学習】各自の研究を進める （3時間）
【授業形態】対面授業
9 研究内容のディスカッション：指導教員と研究の進め方の協議を行う。
【事前学習】研究成果をグラフや表にまとめておく （2時間）
【事後学習】各自の研究を進める （3時間）
【授業形態】対面授業
10 各自の研究を進める：下準備
【事前学習】各自の研究を進める （2時間）
【事後学習】各自の研究を進める （3時間）
【授業形態】対面授業
11 各自の研究を進める：問題把握
【事前学習】各自の研究を進める （2時間）
【事後学習】各自の研究を進める （3時間）
【授業形態】対面授業
12 各自の研究を進める：問題解決
【事前学習】各自の研究を進める （2時間）
【事後学習】各自の研究を進める （3時間）
【授業形態】対面授業
13 研究成果発表：研究成果をプレゼンテーションする。
【事前学習】セミナー発表準備をする （2時間）
【事後学習】研究ノートに質問内容などをまとめる （3時間）
【授業形態】対面授業
14 研究報告会：他者の研究発表を聞き理解し質問する。
【事前学習】質問内容への解答補足をまとめておく （2時間）
【事後学習】研究ノートに発表内容などをまとめる （3時間）
【授業形態】対面授業
15 研究レポート作成：研究内容を代々残すために文章を作成する。
【事前学習】研究成果をグラフや表にまとめておく （2時間）
【事後学習】誤字誤植など文章を校正する （3時間）
【授業形態】対面授業
その他
教科書 なし
参考書 なし
成績評価の方法及び基準 授業参画度(100%)
授業参画度は毎回の研究室での活動であり、レポートやプレゼンテーションなどの課題も含まれる。
対面授業に参加できなかった場合にはオンラインでの授業参画度で評価する。
オフィスアワー ８号館の研究室もしくはBlackboardやビデオ会議システム（今のところzoomを予定している）を通しての質問を受け付ける。

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