Inzynieria Kwantowa

Nazwa przedmiotu:
Inżynieria Kwantowa
Quantum Engineering
Kierunek:
Kod przedmiotu:
Fizyka Techniczna
DIF..B.65
Rodzaj przedmiotu:
Poziom studiów:
forma studiów:
Rok: III(I) lub I-II(II)
obieralny
studia I stopnia lub
studia II stopnia
studia stacjonarne
Semestr: VI lub I-III(II)
Rodzaj zajęć:
Liczba godzin/tydzień:
Liczba punktów:
Wyk. Ćwicz. Lab. Sem. Proj.
2, 0, 0, 1, 0
4 ECTS
I KARTA PRZEDMIOTU
CEL PRZEDMIOTU
C1.Zapoznanie z własnościami materii rządzonymi prawami mechaniki kwantowej.
C2. Zapoznanie z możliwością celowej organizacji materii na poziomie atomowym.
C3. Zapoznanie z możliwościami aplikacyjnymi materii kwantowej.
WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH
KOMPETENCJI
1. Znajomość podstaw fizyki i matematyki.
2. Znajomość podstaw fizyki ciała stałego.
3. Znajomość podstaw mechaniki kwantowej.
4. Znajomość fizyki statystycznej.
EFEKTY KSZTAŁCENIA
EK 1 – Zna podstawowe prawa mechaniki kwantowej
EK 2 – Rozumie zasady działania mikroskopu tunelowego.
EK 3 - Zna własności wielowymiarowego gazu elektronowego.
EK 4 - Zna własności kropek kwantowych.
EK 5 - Zna zasady organizacji i własności kondensatów kwantowych.
TREŚCI PROGRAMOWE
Forma zajęć – WYKŁADY
W1-Równanie Schroedingera. Funkcje własne, wartości własne.
Liczba
godzin
2
1
W2- Mechanika kwantowa atomu wodoru i liczby kwantowe.
W3- Kwantowy oscylator harmoniczny.
W4- Cząstka w jamie potencjału w ujęciu klasycznym i mechaniki kwantowej.
W5- Mikroskop tunelowy i jego możliwości.
W6- Kropki kwantowe.
W7- Wielowymiarowy gaz elektronowy.
W8- Pułapki atomowe i jonowe.
W9- Niskie temperatury, chłodzenie laserowe.
W10- Melasa optyczna.
W11- Kondensat Bosego- Einsteina.
W12- Kondesnat Fermiego- Diraca.
W13-Laser atomowy.
W14- Potencjał skalarny i wektorowy.
W15- Efekt Aharonova-Bohma.
Forma zajęć – ćwiczenia w laboratorium komputerowym. Indywidualna praca
z komputerem- Analiza wybranych zagadnień z dynamiki układów
nieliniowych.
S1-Cząstka w jamie potencjału w ujęciu klasycznym i fizyki kwantowej.
S2- Oscylator klasyczny i kwantowy.
S3- Mikroskop sił atomowych, kaligrafia atomowa.
S4- 0, 1, 2, i 3 wymiarowy gaz elektronowy
S5- Kropki kwantowe, ich własności i zastosowanie.
S6- Kondensaty kwantowe Bosego- Einsteina i Fermiego-Diraca i ich
własności.
S7- Niskie temperatury.
S8- Zaliczenie.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Liczba
godzin
2
2
2
2
2
2
2
1
NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE
1.Wykład z pomocą prezentacji komputerowych
2. Seminaria z wykorzystaniem sprzętu audio-wizualnego.
SPOSOBY OCENY ( F – FORMUJĄCA, P – PODSUMOWUJĄCA)
F1. Na podstawie oceny przygotowanego i wygłoszonego seminarium.
P1. Podsumowująca na podstawie końcowego kolokwium zaliczeniowego.
OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA
Forma aktywności
Godziny kontaktowe z prowadzącym
Zapoznanie się ze wskazaną literaturą
Przygotowanie do zajęć seminaryjnych
Przygotowanie do końcowego kolokwium zaliczeniowego
Średnia liczba godzin na
zrealizowanie aktywności
30W 15S  45 h
15 h
25 h
5h
2

Suma
SUMARYCZNA LICZBA PUNKTÓW ECTS
DLA PRZEDMIOTU
90 h
4 ECTS
LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA
1. Gerard Milburn, Inżynieria kwantowa, Prószyński i S-ka, Warszawa 1999.
2. W. Nawrocki, M. Wawrzyniak, Zjawiska kwantowe w metrologii elektrycznej, Wyd.
Politechniki Poznańskiej, 2003
3. Postępy Fizyki i oryginalne prace naukowe
4. Ch.C. Gerry, P. L. Knight, Wstęp do optyki kwantowej, Wydawnictwo Naukowe PWN,
2007
5. H. Haken, H. Ch. Wolf, Atomy i kwanty, Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa,
2002.
PROWADZĄCY PRZEDMIOT ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL)
dr hab.Włodzimierz. Zapart, [email protected]
MACIERZ REALIZACJI EFEKTÓW KSZTAŁCENIA
Efekt
kształcenia
Odniesienie
danego efektu do
efektów
zdefiniowanych
dla całego
programu (PEK)
Cele
przedmiotu
Treści
programowe
Narzędzia
dydaktyczne
Sposób
oceny
EK1
K_W14 ,K_W01
K_U19
C1
1, 2
F1, P1
EK2
K_W14, K_W01
K_U19, K_K07
K_W14, K_W01
K_U19, K_K07
C2, C3
W1-4
W10-13, S1-2
W5, S3
1, 2
F1, P1
1, 2
F1, P1
K_W14, K_W01
K_U19, K_K07
K_W14, K_W01
K_U19, K_K07
C2, C3
W7,W8,
W14, S4
W6, W10, S5
1, 2
F1, P1
W9,
W11-14,S6-7
1, 2
F1, P1
EK3
EK4
EK5
C2, C3
C1, C2, C3
II. FORMY OCENY – SZCZEGÓŁY
3
na ocenę 2
EK 1
Zna podstawowe
prawa mechaniki
kwantowej
Nie zna
podstawowych praw
mechaniki
kwantowej.
na ocenę 3
Zna
podstawowe
prawa
mechaniki
kwantowej.
Nie zna zasady
Rozumie zasadę
działania mikroskopu działania
Rozumie zasady
tunelowego.
mikroskopu
działania mikroskopu
tunelowego.
tunelowego
EK 2
EK 3
Zna własności
wielowymiarowego
gazu elektronowego
EK 4
na ocenę 4
na ocenę 5
Zna podstawowe
prawa mechaniki
kwantowej oraz ich
interpretację.
Zna podstawowe prawa
mechaniki kwantowej,
potrafi rozwiązać
zagadnienie oscylatora
harmonicznego
Rozumie zasadę
działania mikroskopu
tunelowego i jego
odmian.
Rozumie zasady działania
mikroskopu tunelowego i
jego odmian oraz jego
możliwości aplikacyjne.
Nie wie co to jest
Zna pojęcie
Zna pojęcie i
wielowymiarowy gaz gazu elektrono- własności
elektronowy.
wego i jego
wielowymiarowego
własności
gazu elektronowego.
Zna własności
wielowymiarowego gazu
elektronowego oraz jego
wykorzystanie do budowy
urządzeń kwantowej
elektroniki
Nie zna pojęcia
kropki kwantowej.
Zna własności kropek
kwantowych.
Zna własności
kropek
kwantowych.
Zna własności kropek
kwantowych oraz
sposoby ich
otrzymywania
Zna własności kropek
kwantowych, ich
otrzymywanie, metody
badania oraz
zastosowanie.
Zna zasady
organizacji
kondensatów
kwantowych
Zna zasady
organizacji i
własności
kondensatów
kwantowych
Zna zasady organizacji i
własności kondensatów
kwantowych. Rozumie
zasadę działania lasera
atomowego.
EK 5
Zna zasady
organizacji
i własności
kondensatów
kwantowych
Nie zna pojęcia
kondensatu
kwantowych.
III. INNE PRZYDATNE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE
1. Na pierwszych zajęciach student zostaje poinformowany o tematach seminaryjnych oraz
warunkach uzyskanie zaliczenia seminarium i przedmiotu.
2. Konsultacje z przedmiotu – w dniu i godzinach podanych przez prowadzącego.
4