Kursplan för Kvantmekanik

Quantum Mechanics, Advanced Course

Kursplan

  • 10 högskolepoäng
  • Kurskod: 1FA352
  • Utbildningsnivå: Avancerad nivå
  • Huvudområde(n) och successiv fördjupning: Fysik A1N

    Förklaring av koder

    Koden visar kursens utbildningsnivå och fördjupning i förhållande till andra kurser inom huvudområdet och examensfordringarna för generella examina:

    Grundnivå
    G1N: har endast gymnasiala förkunskapskrav
    G1F: har mindre än 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav
    G1E: innehåller särskilt utformat examensarbete för högskoleexamen
    G2F: har minst 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav
    G2E: har minst 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav, innehåller examensarbete för kandidatexamen
    GXX: kursens fördjupning kan inte klassificeras.

    Avancerad nivå
    A1N: har endast kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav
    A1F: har kurs/er på avancerad nivå som förkunskapskrav
    A1E: innehåller examensarbete för magisterexamen
    A2E: innehåller examensarbete för masterexamen
    AXX: kursens fördjupning kan inte klassificeras.

  • Betygsskala: Underkänd (U), godkänd (3), icke utan beröm godkänd (4), med beröm godkänd (5)
  • Inrättad: 2010-03-18
  • Inrättad av: Teknisk-naturvetenskapliga fakultetsnämnden
  • Reviderad: 2019-10-24
  • Reviderad av: Teknisk-naturvetenskapliga fakultetsnämnden
  • Gäller från: vecka 26, 2020
  • Behörighet: 120 hp med Mekanik III och Kvantfysik/Kvantfysik för ingenjörer, Linjär algebra och Flerdimensionell analys.
  • Ansvarig institution: Institutionen för fysik och astronomi

Mål

Efter godkänd kurs skall studenten kunna:

  • göra teoretiska studier och beräkningar med tillämpningar på atomära och subatomära fenomen
  • utvärdera experimentella resultat i kvantmekaniska termer
  • redogöra för potentiella tillämpningar i framtidens teknologier

Innehåll

Fördjupning i kvantmekanik baserat på Diracformalismen med bra- och ket-vektorer samt operatorer och observabler. Rums- och impulsrepresentationerna. Schrödinger- och Heisenbergbild. Harmoniska oscillatorn med skapelse- och förintelseoperatorer. Operatorer för translation, tidsutveckling och rotation. Kvantisering och addition av impulsmoment. Tensoroperatorer. Symmetrier och gaugetransformationer. Tidsoberoende och tidsberoende störningsteori. Grundläggande spridningsteori. Tillämpningar inom kärn- och partikelfysik samt inom neutron och synkrotronljusspridning och dess betydelse inom modern materialanalys.
Grundläggande tolkning av kvantmekaniken med dess experimentella verifikation via Bell's olikhet och brott mot Einsteins lokala realism och teorier med dolda variabler. Sammanflätade tillstånd. Kvantteknologi nu och i framtidens teknologier, främst kvantinformation och kvantoptik (kvantbitar, kvantdatorer baserad på kvantmekanikens inneboende parallellitet, kvantalgoritmer för t.ex. kryptering och sökning i databaser, kvantstyrning).

Laborationer / miniprojekt inom exempelvis:
1. Spektroskopi på molekyler (t.ex. med ESCA).
2. Simulering och grafisk visualisering med MATLAB av spridningsprocesser.
3. Kvantteknologi.
4. Numerisk lösning av atomär radiella vågfunktion med MATLAB.

Undervisning

Föreläsningar och lektionsövningar. Gästföreläsningar om kvantmekanik i nya teknologier.
Laborationer / miniprojekt i anslutning till ovanstående teoretiska moment.

Examination

Skriftlig tentamen vid kursens slut med teori- och räkneuppgifter (7 hp). För godkännande fordras även godkända laborationer / projekt (3 hp). 
 
Om särskilda skäl finns får examinator göra undantag från det angivna examinationssättet och medge att en enskild student examineras på annat sätt. Särskilda skäl kan t ex vara besked om särskilt pedagogiskt stöd från universitetets samordnare för studenter med funktionsnedsättning.

Litteratur

Litteraturlista

Gäller från: vecka 26, 2020

  • Sakurai, J. J.; Napolitano, Jim Modern quantum mechanics

    2. ed.: Reading, Mass.: Addison-Wesley, cop. 2011

    Se bibliotekets söktjänst

    Obligatorisk