Kursplan för Öppna kvantsystem

Kursplan fastställd 2022-02-02 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnOpen quantum systems
  • KurskodMCC180
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPNAT
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeTeknisk fysik
  • InstitutionMIKROTEKNOLOGI OCH NANOVETENSKAP
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 18126
  • Max antal deltagare50 (minst 10% av platserna reserveras för utbytesstudenter)
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0122 Laboration 1,5 hp
Betygsskala: UG
1,5 hp
    0222 Tentamen 6 hp
    Betygsskala: TH
    6 hp
    • 28 Maj 2024 fm J
    • 07 Okt 2023 fm J
    • 29 Aug 2024 fm 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 ovan krav.

    Särskild behörighet

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

    Kursspecifika förkunskaper

    FUF040 Kvantfysik eller motsvarande ger nödvändiga förkunskaper. Följande kurser är rekommenderade att ha läst TIF101 Tillämpad kvantfysik, TIF305 Statistisk fysik, TIF290 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 pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.