2022年度学院等開講科目理学院物理学系物理学コース

物理学特別講義第四十六

開講元: 物理学コース
担当教員: 小澤知己
授業形態: 講義
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 集中講義等
クラス: -
科目コード: PHY.P586
単位数: 100
開講時期: 2022年度
開講クォーター: 1Q
シラバス更新日: 2025年7月10日
使用言語: 英語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

「人工量子物質における量子シミュレーションとトポロジカル物性」
講師：小澤知己氏（東北大学）

本講義では凝縮系物理と原子・分子・光物理の境界領域で近年急速に研究が進展している人工量子物質における物性物理研究を紹介する。人工量子物質の例は、冷却原子系、イオントラップ、光ピンセット列など原子を対象としたもの、フォトニック結晶、光共振器列や導波路列など光を対象としたもの、またポラリトン系など光と物質の複合粒子を対象としたものなど幅広い。これらの系に共通しているのはレーザーに代表される原子・分子・光物理の技術を用いて多数の原子や光子を精密に制御して多体物性を調べるという点である。調べたいハミルトニアンや模型を人工量子系で実現してその性質を調べる研究手法は量子シミュレーションとも呼ばれる。人工量子物質の物性物理研究は固体電子系に代表される従来の凝縮系物性とどう違うのか（そしてどこが共通しているのか）を解説し、特に人工量子物質でのトポロジカル物性の研究の最近の進展を追う。

到達目標

修士課程学生に対し、担当講師が設定する水準まで十分に内容を理解すること。
担当講師が設定する課題を解決する。

キーワード

人工量子系、量子シミュレーション、トポロジカル物性

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

集中講義形式で日本語で行う。
6/8（水）13:00-17:30（途中休憩含む）
6/9（木）13:00-17:30（途中休憩含む）
6/10（金）13:00-17:30（途中休憩含む）
場所：未定

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	人工量子物質とは	担当講師が講義中に指示する。
第2回	人工量子物質を用いた量子シミュレーション
第3回	トポロジカル物性の基礎１
第4回	トポロジカル物性の基礎２
第5回	トポロジカル物性の量子シミュレーション
第6回	古典物質におけるトポロジカル物性
第7回	人工次元と高次元物性
第8回	トポロジカルレーザー
第9回	量子シミュレータから量子コンピュータへ

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

特になし。

参考書、講義資料等

[1] Pethick and Smith, "Bose-Einstein Condensation in Dilute Gases, 2nd Edition" (Cambridge, 2008)
[2] Stringari and Pitaevskii, "Bose-Einstein Condensation and Superfluidity" (Oxford, 2016)
[3] Joannopoulos, Johnson, Winn, and Meade, "Photonic Crystals, 2nd Edition" (Princeton, 2008)
[4] Bernevig and Hughes, "Topological Insulators and Topological Superconductors" (Princeton, 2013)
その他、参考文献や総説論文等は講義中に紹介する。

成績評価の方法及び基準

授業中の質問や議論、および講義内容に関連したレポートによる。

履修の条件・注意事項