2025年 理工学部 シラバス - 物理学科
設置情報
| 科目名 | 量子力学Ⅲ | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 物理学科 | 学年 | 3年 |
| 担当者 | 筒井 泉 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 水曜2 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | M32O |
| クラス | |||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 量子の複合系を扱う上で必要になる基礎的な知識を習得することを目指す。特に、古典論と量子論との接点や、経路和としての経路積分量子化の意味、量子もつれとその指標など、近年の新しい発展内容を含む。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
板書を中心とした講義形式で行う。 |
| 履修条件 | 量子力学 I・II、および解析力学の内容を理解していることが望ましい。 |
| ディプロマ・ポリシー（DP）及びカリキュラム・ポリシー（CP）との関連 | 本授業科目はDP3及びCP3に該当しています。 |
授業計画
| 第1回 | ガイダンスと量子力学の構成原理の確認 本講義の全体にわたる内容の概要を説明するとともに、量子力学の構成原理を復習し、その数学的枠組とその基盤を成す概念の物理的意味を確認する。 | 事前学習：授業内容の予習を行う。 事後学習：授業内容の復習を行う。 | 【事前学習】[120分] 【事後学習】[120分] |
|---|---|---|---|
| 第2回 | 調和振動子系 調和振動子系の量子力学を復習し、その物理的な意味について確認する。 | 事前学習：授業内容の予習を行う。 事後学習：授業内容の復習を行う。 | 【事前学習】[120分] 【事後学習】[120分] |
| 第3回 | 古典論と量子論 反古典近似の一つであるWKB近似法について学ぶ。 | 事前学習：授業内容の予習を行う。 事後学習：授業内容の復習を行う。 | 【事前学習】[120分] 【事後学習】[120分] |
| 第4回 | 経路積分量子化 経路積分の基本的な考え方と、その古典論との関係性などについて学ぶ。 | 事前学習：授業内容の予習を行う。 事後学習：授業内容の復習を行う。 | 【事前学習】[120分] 【事後学習】[120分] |
| 第5回 | 経路積分の応用 経路積分における反古典近似と、非自明な大域的構造を持つ系への応用について学ぶ。 | 事前学習：授業内容の予習を行う。 事後学習：授業内容の復習を行う。 | 【事前学習】[120分] 【事後学習】[120分] |
| 第6回 | 同種粒子 量子的な粒子の識別不能性とは何か、またその物理的帰結を学ぶ。 | 事前学習：授業内容の予習を行う。 事後学習：授業内容の復習を行う。 | 【事前学習】[120分] 【事後学習】[120分] |
| 第7回 | 角運動量とスピン 角運動量及びスピンについて復習し、スピンの物理的解釈について学ぶ。 | 事前学習：授業内容の予習を行う。 事後学習：授業内容の復習を行う。 | 【事前学習】[120分] 【事後学習】[120分] |
| 第8回 | スピンの物理 一般的な外場の下にあるスピン1/2の系（qubit系）の扱い方とその物理について学ぶ。 | 事前学習：授業内容の予習を行う。 事後学習：授業内容の復習を行う。 | 【事前学習】[120分] 【事後学習】[120分] |
| 第9回 | 多粒子系の量子力学 多粒子系の量子力学の構成の一般論と、同種粒子の場合の制限について学ぶ。 | 事前学習：授業内容の予習を行う。 事後学習：授業内容の復習を行う。 | 【事前学習】[120分] 【事後学習】[120分] |
| 第10回 | 純粋状態と混合状態 密度行列による量子系の混合状態としての記述と、量子もつれ状態について学ぶ。 | 事前学習：授業内容の予習を行う。 事後学習：授業内容の復習を行う。 | 【事前学習】[120分] 【事後学習】[120分] |
| 第11回 | 量子もつれの指標 量子もつれの指標としてのエンタングルメント・エントロピーの性質について学ぶ。 | 事前学習：授業内容の予習を行う。 事後学習：授業内容の復習を行う。 | 【事前学習】[120分] 【事後学習】[120分] |
| 第12回 | 量子測定 標準的な射影測定と、より一般的な量子系の測定としてのPOVM測定について学ぶ。 | 事前学習：授業内容の予習を行う。 事後学習：授業内容の復習を行う。 | 【事前学習】[120分] 【事後学習】[120分] |
| 第13回 | 摂動論と水素型原子 水素型原子の量子力学を復習し、外場相互作用の摂動的な取扱い方法を学ぶ。 | 事前学習：授業内容の予習を行う。 事後学習：授業内容の復習を行う。 | 【事前学習】[120分] 【事後学習】[120分] |
| 第14回 | 散乱理論 摂動論としての散乱理論の基礎とその簡単な応用について学ぶ。 | 事前学習：授業内容の予習を行う。 事後学習：授業内容の復習を行う。 | 【事前学習】[120分] 【事後学習】[120分] |
| 第15回 | 平常試験とその解説 | 事前学習：授業内容の予習を行う。 事後学習：授業内容の復習を行う。 | 【事前学習】[120分] 【事後学習】[120分] |
その他
| 教科書 | |
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| 参考書 |
J.J.サクライ『現代の量子力学（上、下）』 物理学叢書 吉岡書店
シッフ（井上健訳）『量子力学（上、下）』吉岡書店
その他、授業中に適宜、言及します。
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| 成績評価の方法 及び基準 |
授業中の小テストや課題レポート等の平常評価（40%）と平常試験（60%）の結果を総合して成績を評価する。 |
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定期試験等に ついて |
理解度確認期間(１４週目又は１５週目)に平常試験を実施予定 |
| 質問への対応 | 各週の授業終了後に質問を受ける他、emailでの質問にも随時対応する。 |
| 研究室又は 連絡先 |
研究室： 駿河台校舎7号館742B室 メールアドレス：tsutsui.izumi23@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
月曜 駿河台 13:20 ～ 17:00
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| 学生への メッセージ |
この授業では、スピンや多粒子系の扱い、摂動論、散乱理論など標準的な項目を主に扱いますが、量子もつれや量子測定などの新しい話題も扱うことで、これまで量子力学の基本を勉強する中で、「結局、量子力学とは何なのだろうか」という疑問を抱くようになった人々の興味にも応えるようにしたいと思います。 |