シラバス情報

教員名 ： 橋爪　洋一郎
科目授業名称（和文）　Name of the subject/class (in Japanese)
量子論と統計力学
科目授業名称（英文）　Name of the subject/class (in English)
Quantum Theory and Statistical Mechanics
授業コード　Class code
994533W
科目番号　Course number
45BAZZZ221

教員名
橋爪　洋一郎
Instructor
Yoichiro Hashizume

開講年度学期
2026年度前期
Year
2026年度
Semester
①First semester
曜日時限
月曜5限
Class hours

開講学科・専攻　Department
工学部　機械工学科

Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering
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
⑦ [遠隔]オンライン授業（同期）/ [Remote]Online (synchronized remote)

概要　Description
最先端のものつくりの基盤を支える量子力学と統計力学の基礎について学ぶ．基本的な概念を理解するとともに、いくつかの具体的な問題を解決できるようになる．
目的　Objectives
量子力学と統計力学の基礎的な考え方と取扱い方について習得することを目的とする．
到達目標　Outcomes
１．量子論と統計力学の基本的な概念が説明できるようになる．
２．箱型ポテンシャル問題や，2準位多体系の物理量についての取扱いができるようになる．
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
基幹基礎科目である基礎数学A,B,Cおよび演習と物理学１,２を習得してることが望ましい．
なお，長万部からの遠隔配信になるので，授業時間にはLETUSに掲載しているteamsにアクセスすること．学内/学外のいずれの回線からアクセスしても構わない．
必ずしも教室からの参加でなくても良い（図書室や自習室・自宅などでもよい）が，教室を利用する場合は時間割表に記載の教室を利用することを推奨する．
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
教科書・参考図書を参照して準備学習・復習を行うこと．自習内容を自主レポートとして提出することも歓迎する．
成績評価方法　Performance grading policy
到達度評価試験によって評価する。
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
-
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
小鍋哲『理工系学生のための量子力学・統計力学入門』裳華房, 2023

授業計画　Class plan

１．ガイダンス，ブラケット
　　内容：受講ガイダンスを行う．また，量子力学の取扱いに必要なヒルベルト空間論の初歩としてブラケット表記について習得する．（参考図書：対応箇所なし．LETUS配布資料を参考にしてください）
 
２．固有値と固有ベクトル・固有関数
　　内容：固有値と固有ベクトル・固有関数について理解し，簡単な場合について求められるようになる．（参考図書：第7章，LETUS配布資料）
 
３．確率解釈・シュレーディンガー方程式・観測
　　内容：ボルンの確率解釈に基づいて，シュレーディンガー方程式を説明できるようになる．さらに射影測定としての観測論の基礎を理解する．（参考図書：第2章，第3章）
 
４．定常状態のシュレーディンガー方程式
　　内容：時間に依存しない場合のシュレーディンガー方程式を導く．また，ハミルトニアンが時間に依存しない場合の時間依存性が指数関数であることを理解する．（参考図書：第2章）

５．時間によらないシュレーディンガー方程式を解く：井戸型ポテンシャル
　　内容：1次元井戸型ポテンシャルについて、シュレーディンガー方程式の解き方を習得する．（参考図書：第4章）


６．確率解釈に基づく期待値の取り扱い

　　内容：1次元井戸型ポテンシャルを例として、期待値の取り扱い方について習得する．（参考図書：第3章）

７．量子コンピュータ入門
　　内容：量子コンピュータが何を「計算」しているのかについて理解する．また，典型的な量子アルゴリズムについて理解する．（参考図書：該当単元なし）

８．統計力学のための確率論
　　内容：統計力学を理解する上で必要な確率論を復習し，エントロピーについてよく理解する．（参考図書：該当単元なし）

９．カノニカル分布
　　内容：熱力学的変分原理に基づいて，カノニカル分布を導出できるようになる．（参考図書：第10章）

１０．カノニカル分布の使い方（2準位系の統計力学）
　　内容：2準位系に対して様々なアプローチをする．特に，複数の方法でショットキー比熱が導出できるようになる．（参考図書：第10章および章末問題9-2(P129)）

１１．理想気体
　　内容：理想気体の状態方程式を導出できるようになる．（参考図書：第10章）


１２．ゴム弾性の統計力学
　　内容：ゴム弾性の理論について，簡単な1次元鎖状系を用いて理解する．（参考図書：該当単元なし）

１３．相転移の統計力学入門
　　内容：ランダウの現象論によって2次相転移とヒステリシスについて描くことができるようになる．また，ファンデルワールスの相転移理論によって気体と液体の違いが説明できるようになる．（参考図書：第8章）

１４．量子論と統計力学の歴史とこれから
　　内容：前期量子論から量子力学にたどり着いた歴史と統計力学の発展を概観して，将来の機械工学へのつながりについて，各自の見解が持てるようになる．（参考図書：第1章，第8章）

１５．到達度評価
　　内容：全体の到達度を評価する試験問題に挑戦する．


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
理解度に応じて講義の進行に多少の差異が生じる場合もある

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