量子光学２｜シラバス情報

科目授業名称（和文）　Name of the subject/class (in Japanese)

量子光学２

科目授業名称（英文）　Name of the subject/class (in English)

Quantum Optics (2)

授業コード　Class code

9922267

科目番号　Course number

22PHZZZ304

教員名

永田　祐吾

Instructor

Yugo Nagata

開講年度学期

2026年度後期

Year

2026年度

Semester

②Second semester

曜日時限

木曜5限

Class hours

Thursday 5th. Period

開講学科・専攻　Department

理学部第二部　物理学科

Department of Physics, Faculty of Science Division Ⅱ

単位数　Course credit

2.00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

量子光学は光の量子性や、光と原子との関わり合いに関する科目である。
量子光学Bでは光と量子の関わり合いを対象とする。光の量子化について簡単に学んだあと、光と原子との相互作用について時間に依存するシュレディンガー方程式から導いていく。また、分光で必要な知識である自然広がり、ドップラー広がりについて学び、原子の微細構造、超微細構造を理解した後に、レーザー冷却について学ぶ。内容の難しいところでは実験データを紹介する。
量子光学は原子のレーザー冷却、Bose–Einstein凝縮、量子コンピュータや量子シミュレーション、量子センサー、精密分光やその応用の素粒子実験に至るまで、様々なところで必要となる現代科学の最重要項目のひとつです。

目的　Objectives

光子の量子性や原子のエネルギー準の位構造、光と原子の量子的な相互作用について理解する。

到達目標　Outcomes

１．光が併せ持つ量子的な性質を理解できる。
２．原子構造を理解できる。
３．原子共鳴などの光と原子との相互作用を理解できる。

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１A、1B、振動波動学を履修済みである事が望ましい。量子光学Ａを履修済みであることが望ましい。
また、量子力学を履修していない場合、同時に履修することが望ましい。

アクティブ・ラーニング科目　Teaching type（Active Learning）

-

準備学習・復習　Preparation and review

適宜、演習・課題提出を行う。

成績評価方法　Performance grading policy

中間テスト、課題等を用いて評価する。期末テスト：６０〜７０％、その他：３０〜４０％となる。

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

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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://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

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

参考書・その他資料　Reference and other materials

参考書
光の量子論、Loudon、内田老鶴圃、1994年、4753620298
Laser Cooling and Trapping, Metcalf, van der Straten、Springer、1999年、0387987479
Laser Spectroscopy、Demtroder、Springer、1995年、354057171X
Quantum mechanics of one- and two electron atoms、Bethe and Salpeter、Dover、2008年、0486466671
理論電磁気学、砂川重信、紀伊國屋書店、1999年、4314008547
量子論が試されるとき、グリーンスタイン、ザイアンツ、みすず書房、2014年、4622078716
などを参考にしています。

授業計画　Class plan

光子

１．調和振動子とブラケット

２．輻射場の量子化

３．干渉における量子効果
ハンブリーブラウン・ツイスの実験をもとに光子を理解する。

原子

４．原子の波動関数の概論

５．原子の微細構造
電子スピンの影響による微細構造を理解する。

６．超微細構造
核スピンの影響による超微細構造を理解する。

７．中間まとめ

光と原子の相互作用

８．二準位系１
光と原子との相互作用を二準位系で理解する。

９．二準位系２
回転波近似とラビ振動を理解する

１０．自然幅

１１．ドップラー広がり

１２．レーザー冷却

１３．磁気光学トラップ

１４．分光法
飽和吸収分光や、２光子分光について理解する。

１５．まとめ

担当教員の実務経験とそれを活かした教育内容　Work experience of the instructor

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教育用ソフトウェア　Educational software

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備考　Remarks

なし

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

Y

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

N