超伝導量子物理学特論2

Selected topics in superconductingquantum physics 2

991CT31

吉原　文樹

Fumiki YOSHIHARA

2023年度後期

2023/ Second semester

金曜2限

From 10:30-12:00, Friday

理学研究科　物理学専攻

Department of Physics, Graduate School of Science

1.0単位

講義

Lecture

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ハイフレックス型授業 Hybrid-Flexible format

[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学ぶ。
Physics of quantum coherent state control in superconducting quantum circuits based on Josephson junction.

[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]：
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.

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.

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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.

レポートもしくは試験で評価する。
Evaluation based on reports or tests.

・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

N

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

講義で紹介する。
To be introduced in lectures.

１．超伝導量子回路を構成する共振回路・導波路について理解する。
２．超伝導量子ビット−共振器結合回路について理解する。
３．超伝導人工原子（量子ビット）のコヒーレント状態操作について理解する。
４．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。
５．超伝導量子ビットのデコヒーレンスについて理解する。
６．超電導量子ビットの2量子ビットゲート操作について理解する。
７．超電導量子回路を用いた量子情報処理について理解する。
８．講義の総括を行う。

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