Kursplan

Kursplan för Öppna kvantsystem

Kursplan fastställd 2025-02-13 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

Engelskt namn:
Open quantum systems
Kurskod:
MCC180
Omfattning:
7,5 Högskolepoäng
Ägare:
MPNAT
Utbildningsnivå:
Avancerad nivå
Huvudområde:
Teknisk fysik
Institution:
MIKRO­TEK­NO­LOGI OCH NANO­VE­TEN­SKAP
Betygsskala:
TH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk

    Engelska

  • Anmälningskod

    18125

  • Max antal deltagare

    50 (minst 10% av platserna reserveras för utbytesstudenter)

  • Blockschema

  • Sökbar för utbytesstudenter

    Ja

Poängfördelning

Modul
LP1
LP2
LP3
LP4
Sommar
Ej LP
Tentamensdatum
0122 Laboration 1,5 hp
Betygsskala: UG		 1,5 hp
0222 Tentamen 6 hp
Betygsskala: TH		 6 hp
  • 10 Okt 2026 em J

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för avancerad nivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från kravet

Särskild behörighet

Engelska 6
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från kraven

Kursspecifika förkunskaper

TIF395 Kvantfysik eller motsvarande ger nödvändiga förkunskaper. Följande kurser är rekommenderade att ha läst: TIF305/TIF435 Statistisk fysik, TIF290/TIF430 Kvantmekanik, och FMI036 Supraledning och lågtemperaturfysik.

Syfte

En realistisk beskrivning av kvantteknologiska system kräver att man tar hänsyn till fel och brister som kommer från kvarvarande svaga kopplingar till okontrollerade delar av omgivningen. Effekten av sådana kopplingar till omgivningen beskrivs ofta med en så kallad Lindbladekvation, som bestämmer tidsutvecklingen för systemets täthetsmatris. Syftet med denna kurs är att både gå igenom en mikroskopisk härledning av denna ekvation samt att ge exempel på vanliga tillämpningar av den på praktiska kvantsystem. Kursen innehåller även en labb på ett kvantteknologiskt system, t ex att experimentellt bestämma koherensegenskaperna hos en liten supraledande kvant-krets, med syfte att komplettera den teoretiska beskrivningen med praktisk erfarenhet.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

* härleda Hamiltonianen för en kvantbit av typen "transmon"
* härleda Lindbladekvationen från en mikroskopisk Hamiltonian 
* numeriskt simulera dynamiken hos ett öppet kvantsystem
* förstå vad relaxation och urfasning gör med en kvantbit 

Innehåll

* Introduktion av öppna kvantsystem
* Kvantisering av elektriska kretsar - speciellt transmonen och den öppna transmissionsledningen
* Mikroskopisk härledning av Lindbladekvationen via Bloch-Redfield-ekvationen
* Diskussion av relaxation, termisk excitation och utfasning samt motsvarande Lindblad-dissipatorer
* Introduktion av tidsskalorna T1 (relaxation) och T2 (urfasning) och hur man bestämmer dem experimentellt - Ramsey-interferens
* Hur man karaktäriserar kvantdatorers koherensegenskaperna - randomiserad benchmarking
* Experimentell labb för att bestämma koherensegenskaperna hos en supraledande kvantmekanisk krets.
* Input/output-formalism: hur man beräknar emissionen från ett drivet kvantsystem
* Svaga mätningar och kvant-trajektorier

Organisation

Kursen kommer att baseras på två föreläsningar och en räkneövning per vecka, förutom under labbveckan. Labben är obligatorisk.

Litteratur

Föreläsningsanteckning i LaTex om kvantisering av elektriska kretsar.

"The theory of open quantum systems", H.-P. Breuer and F. Petruccione, Oxford University Press


Examination inklusive obligatoriska moment

Examination och betygsättning kommer att baseras på resultat från inlämningsuppgifter och prestation på den slutliga skriftliga tentamen. Labbrapporten betygssätts med godkänd/underkänd.

Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om riktat pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.