シラバス情報

教員名 ： 佐中　薫
科目授業名称（和文）　Name of the subject/class (in Japanese)
量子情報科学 （光学２）
科目授業名称（英文）　Name of the subject/class (in English)
未定 （光学２）
授業コード　Class code
991233P
科目番号　Course number
12PHZZZ303

教員名
佐中　薫
Instructor
Kaoru Sanaka

開講年度学期
2024年度後期
Year/Semester
2024/ Second semester　
曜日時限
月曜3限
Class hours
From 13:00-14:30, Monday　　

開講学科・専攻　Department
理学部第一部　物理学科

Department of Physics, Faculty of Science Division Ⅰ
単位数　Course credit
2.0単位
授業の方法　Teaching method
講義

Lecture
外国語のみの科目（使用言語）　Course in only foreign languages (languages)
-
授業の主な実施形態　Main class format
① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

概要　Description
近年、量子力学の原理を情報技術への応用に積極的に利用し、計算機能力の飛躍的な向上を可能とする量子コンピュータなどの次世代情報技術の実現が期待されている。その中でも光の性質を利用した量子情報技術は最も有望な手法の一つであると考えられており、そのための線形光学・非線形光学の基礎に関しての理解が重要となっている。

In recent years, there are high hopes for the realization of next-generation information technology such as quantum computers, which will enable dramatic improvements in computing power by actively applying the principles of quantum mechanics to information technology. Among them, quantum information technology that utilizes the properties of light is considered to be one of the most promising methods, and understanding the basics of linear and nonlinear optics is important for that purpose.

目的　Objectives
量子情報科学の授業では主に光の性質を利用した量子情報技術を理解するための線形光学・非線形光学に関しての基本的な理解を得られるようにすることを目的とする。本授業は物理学科のディプロマ・ポリシー項目1に定める「物理学の高度な専門知識」を身に付けるための科目である。 また、物理学科ルーブリックの評価軸2の「専門学力」の項目に該当する科目である。

The purpose of the quantum information science class is to enable students to gain a basic understanding of linear and nonlinear optics in order to understand quantum information technology that uses the properties of light.

到達目標　Outcomes
前半では主に量子情報技術を理解するための線形光学・非線形光学に関しての基本的な理解を得られるようにし、後半では主に線形光学・非線形光学による量子情報技術の実例について理解を深めていく。本授業は物理学科のディプロマ・ポリシー項目1に定める「物理学の高度な専門知識」を身に付けるための科目である。 また、物理学科ルーブリックの評価軸2の「専門学力」の項目に該当する科目である。

First, we mainly provide a basic understanding of linear and nonlinear optics for understanding quantum information technology. Second, we mainly provide the understanding of practical examples of quantum information technology using linear and nonlinear optics. 

卒業認定・学位授与の方針との関係（学部科目のみ）
リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​
履修上の注意　Course notes prerequisites
電磁気学1,2, 光学1を履修済のほうが望ましい。
It is desirable to have completed electromagnetics 1 and 2, Optics 1.
アクティブ・ラーニング科目　Teaching type（Active Learning）
小テストの実施　Quiz type test／実習　Practical learning
-

準備学習・復習　Preparation and review
電磁気学1,2, 光学1を履修済のほうが望ましい。

It is desirable to have completed electromagnetics 1 and 2, Optics 1.
成績評価方法　Performance grading policy
出席した授業における提出課題の内容および授業内容に関するレポート提出課題をあわせて約50％、最終授業における評価試験の結果を約50%として、総合的に評価する。

The overall evaluation will be based on the content of the submitted assignments in the classes attended and the submitted reports on the class content (approximately 50%), and the results of the evaluation examinations in the final class (approximately 50%).

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
教科書の使用有無（有=Y , 無=N）　Textbook used(Y for yes, N for no)
N
書誌情報　Bibliographic information
-
MyKiTSのURL（教科書販売サイト）　URL for MyKiTS(textbook sales site)
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。
​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

参考書・その他資料　Reference and other materials
現代光科学１，２　大津元一著　朝倉書店
ヘクト光学Ⅰ，Ⅱ, III　Eugene Hecht著　丸善出版

量子光学　松岡正浩著  裳華房


授業計画　Class plan
01　レーザーの特徴
通常の光とレーザーにより誘導放出された光の性質の違いについて、理解できるようになる。

02　パルスレーザーのしくみ
連続光とは異なるパルスのレーザーをどのように実現するのか、その理論と実際についを理解できるようになる。

03　ガウシアンビーム光学の理論
波動光学からガウシアンビームを記述する理論式が、どのように得られるのかを理解できるようになる。

04　電子振動子モデル
分散と光吸収の原理を、電子振動子モデルをつかって理解できるようになる。

05　黒体・空洞放射モデル
熱放射の原理およびプランクの法則について、黒体・空洞放射モデルをつかって理解できるようになる。

06　二準位原子モデル（１）
自然放出・誘導放出の原理について、理解できるようになる。

07　二準位原子モデル（２）
原子の電気感受率について、理解できようになる。

08　二準位原子モデル（３）
光・原子の相互作用であるラビ振動について、理解できるようになる。

09　非線形光学概論（１）
光強度に依存しない線形光学と、依存する非線形光学の違いについて理解できるようになる。

10　非線形光学概論（２）
非線形光学の応用として、光の波長変換の仕組みについて理解できるようになる。

11　量子テレポーテーション
非線形光学の手法による量子テレポーテーションの仕組みについて理解できるようになる。

12　量子ゲート方式による量子計算
近年の量子ゲートによる量子計算の仕組みについて理解できるようになる。

13　イジングマシン方式による量子計算
近年のイジングマシンによる量子計算の仕組みについて理解できるようになる。

14　連続光方式による量子計算
近年の連続光による量子計算の仕組みについて理解できるようになる。

15　達成度評価試験と解説
これまでの理解度を、試験により評価します。

01 Features of the laser 
02 Mechanism of pulsed laser 
03 Theory of Gaussian beam optics 
04 Electronic oscillator model 
05 Black body/cavity radiation model 
06 Two-level atomic model (1) 
07 Two-level atomic model (2) 
08 Two-level atomic model (3) 
09 Nonlinear optics (1) 
10 Nonlinear optics (2) 
11 Quantum Teleportation 
12 Quantum computation by quantum gate method 
13 Quantum computation using the Ising machine method 
14 Quantum computation by continuous light method 
15 Achievement evaluation test and commentary



授業担当者の実務経験　Work experience of the instructor of the class
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教育用ソフトウェア　Educational software
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備考　Remarks

授業でのBYOD PCの利用有無　Whether or not students may use BYOD PCs in class
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授業での仮想PCの利用有無　Whether or not students may use a virtual PC in class
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