Behörighetskrav

120 hp med Kvantfysik eller motsvarande introduktionskurs i kvantfysik/kvantmekanik, Linjär algebra och Flerdimensionell analys.

Mål

Efter godkänd kurs skall studenten behärska kvantmekanikens formalism och dess experimentella och teoretiska metoder för att 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).