学部・大学院区分
Undergraduate / Graduate		工・博前
時間割コード
Registration Code		2841102
科目区分【日本語】
Course Category
基礎科目
科目区分【英語】
Course Category
Basic Courses
科目名　【日本語】
Course Title		量子理論
科目名　【英語】
Course Title		Theory of Quantum Systems
コースナンバリングコード
Course Numbering Code
担当教員　【日本語】
Instructor		堀田 昌宏 ○
担当教員　【英語】
Instructor		HORITA Masahiro ○
単位数
Credits		4
開講期・開講時間帯
Term / Day / Period		春 月曜日 １時限
春 月曜日 ２時限
Spring Mon 1
Spring Mon 2
授業形態
Course style		講義
Lecture
学科・専攻【日本語】
Department / Program
電気工学専攻，電子工学専攻，情報・通信工学専攻
学科・専攻【英語】
Department / Program
Department of Electrical Engineering, Department of Electronics, Department of Information and Communication Engineering
必修・選択【日本語】
Required / Selected
必修・選択【英語】
Required / Selected


授業の目的　【日本語】
Goals of the Course(JPN)
初等量子力学を習得した学生に対して，量子力学の更なる理解を深めるために，基礎からより高度な内容まで講義をすることで，実際の電子材料への基礎力・応用力を身につけるようにする． また，計算機によるシミュレーション演習を通して，電子の動きや波動関数を視覚化することで実際の材料内で起こっている現象を予測できるようにする．
授業の目的　【英語】
Goals of the Course
In order to deepen the understanding of quantum mechanics for the students who mastered elementary quantum mechanics, this lecture provide the knowledge from basic concept to advanced contents of the quantum mechanics, and is designed to acquire applied skills in actual electronic materials. Moreover, this lecture is designed to acquire the skills to predict the physical phenomenon in actual electronic materials by visualizing the electron transport and the wave function based on the computer simulation.
到達目標　【日本語】
Objectives of the Course(JPN))
1.　実際の材料・デバイスにおける量子化現象を理解し，説明できる．
2.　簡単な量子デバイスにおける波動関数などの視覚化ができる．
到達目標　【英語】
Objectives of the Course
1. Understand and Describe quantization phenomena in actual electronic materials and devices.
2. Cultivate the skills to visualize wave functions in simple quantum devices.
バックグラウンドとなる科目【日本語】
Prerequisite Subjects
電気物性基礎論，固体電子工学，磁性体工学，電磁気学
バックグラウンドとなる科目【英語】
Prerequisite Subjects
Quantum mechanics, Solid state electronics, Magnetic materials, Electromagnetics
授業の内容【日本語】
Course Content
１．基礎量子論（光・電子の二重性，シュレディンガー方程式，不確定性原理，調和振動子，井戸型ポテンシャル，水素原子モデル，ベクトルの対角化）
２．行列と状態ベクトル（行列要素，対角化，ハイゼンベルグ表示）
３．電子のスピン，角運動量（球関数の角運動量，スピン演算子，スピン軌道相互作用，角運動量の合成）
４．散乱とトンネル効果（ラザフォード散乱，散乱問題における行列要素，トンネル効果）
５．摂動論（散乱，光子の吸収と放出）
６．多粒子系，多体問題（ボーズ粒子，フェルミ粒子，フォノン，第二量子化，トーマス－フェルミ近似）
７．量子力学応用デバイス（光学デバイス，電子デバイス）

講義内容を確認するレポート課題を課すので，提出期限までにレポートを提出すること．
授業の内容【英語】
Course Content
1. Basic quantum theory (Wave-particle duality in photon and electron, Schrodinger equation, Uncertainty principle, etc.)
2. Matrix and state vector (Matrix element, Diagonalization, Heisenberg representation)
3. Electron spin and angular momentum (Spin operator, spin-orbit interaction, etc.
4. Electron scattering and tunnel effect (Rutherford scattering, Matrix element in scattering problem, etc.)
5. Perturbation theory (Electron scattering, Absorption and emission of photons)
6. Many-particle system and many-body problem (Bose particles, Fermi particles, Second quantization, etc.)
7. Quantum device (Optical devices, Electron devices)

Assignments are given. The students have to do the assignments and submit them before due date.
成績評価の方法と基準【日本語】
Course Evaluation Method and Criteria
レポートにより，目標達成度を評価する．
100点満点で60点以上を合格とする．
成績評価の方法と基準【英語】
Course Evaluation Method and Criteria
Evaluation will be based on the assignments.
The minimum passing score is 60%.
履修条件・注意事項【日本語】
Course Prerequisites / Notes
履修を希望する者は、4/15（月）に行われるガイダンスに必ず参加するとともに、ガイダンス資料にアクセスするため、4/15（月）より前にTACTにログインし、講義サイト「大学院基礎科目ガイダンス」が表示されていることを確認すること。表示されていない場合は、[メンバーシップ]-[参加可能な講義サイト]のタブから「大学院基礎科目ガイダンス」を検索し、参加すること。
登録に問題がある場合、その他不明なことがあれば、電子メールで、氏名・学生番号を明記した上で，田中雅光（mtanaka_at_NUEE（_at_を@に，NUEEをnuee.nagoya-u.ac.jpに置換））まで連絡すること。
履修条件・注意事項【英語】
Course Prerequisites / Notes
To G30 and NUPACE students,

Please be informed that the Theory of Quantum Systems course will not be offered in English. As an alternative, you can opt for the "Theory of Data Analysis and Processing" course.

To proceed, attend the guidance session scheduled for April 15 (Monday) and join the course site titled "Guidance for Theory of Data Analysis and Processing" on TACT beforehand.

If you encounter any difficulty locating the course site on TACT, please reach out to Associate Professor Tanaka at mtanaka_at_NUEE (replace "at" with "@" and "NUEE" with "nuee.nagoya-u.ac.jp") via email. In your email, include your student ID number and your name. If you do not receive a response within 24 hours, kindly resend the email or explore alternative methods such as using a different email account or making a phone call to establish contact.
教科書【日本語】
Textbook
量子力学Ⅰ，Ⅱ：小出昭一郎，裳華房
教科書【英語】
Textbook
Quantum mechanics I, II: Shoichiro Koide, Shokabo Co., Ltd
参考書【日本語】
Reference Book
量子力学演習（小出昭一郎，水野幸夫，裳華房）
Elements of Advanced Quantum Theory: J. M. Ziman, Cambridge Univ. Press
参考書【英語】
Reference Book
量子力学演習（小出昭一郎，水野幸夫，裳華房）in Japanese
Elements of Advanced Quantum Theory: J. M. Ziman, Cambridge Univ. Press
授業時間外学習の指示【日本語】
Self-directed Learning Outside Course Hours
指定した教科書や配布資料を事前に読んでおくこと。また，授業終了時に示す課題についてレポートを作成すること。
授業時間外学習の指示【英語】
Self-directed Learning Outside Course Hours
Read the prescribed textbook and distributed materials well. Do the assignments given at the end of each class.
使用言語【英語】
Language used
Lectures are given in Japanese.
使用言語【日本語】
Language used
授業は日本語で行う。
授業開講形態等【日本語】
Lecture format, etc.
授業は原則対面式で行う。
授業開講形態等【英語】
Lecture format, etc.
The lecture is conducted in-person as a rule.
遠隔授業（オンデマンド型）で行う場合の追加措置【日本語】
Additional measures for remote class (on-demand class)
遠隔授業（オンデマンド型）で行う場合の追加措置【英語】
Additional measures for remote class (on-demand class)