NYFIK1000 Introduction to the Quantum World for the Curious Course description

Mange vil hevde at vi no ser ein ny teknologisk revolusjon i emning - den andre kvanterevolsjonen. Ein revolusjon som kan komme til å endre verda på fleire måtar. I samband med det, kan ein stille seg fleire spørsmål, for eksempel:

• Korleis vil denne revolusjonen påverke oss?
• Kva er den første kvanterevolusjonen?
• Og kva er eigentleg kvantefysikken, som ligg til grunn for kvanteteknologien?

I dette kurset vil vi prøve å gi svar på desse spørsmåla. Og vi ønsker å gi dei på ein måte som ikkje legg til grunn at ein kan avansert matematikk - eller har djup kunnskap om fysikk - frå før. Det held at du er interessert og nyfiken.

Gjennom semesteret vil vi, både gjennom teori, simulering og praksis, komme innom følgande tema - og undertema:

• Korleis kvantefysikken blei til
  • Plancks strålingslov og fotoelektrisk effekt
  • Partikkel/bølge-dualitet - for lys og materie
  • Materie som bølger
• Bølgefunksjonen
  • Bølgemekanikk, tunnelering
  • Tolking av bølgefunksjonen
  • Kollaps av bølgefunksjonen
  • Stasjonære tlistandar - kvantisering
• Spinn og polarisering
  • Stern-Gerlach-eksperimentet
  • Eit eksempel på kollaps: Lys gjennom polariseringsfilter
  • Samanfiltring og EPR (Einstein, Podolsky, Rosen)-paradokset
• Den første kvanterevolusjonen
  • Tunneleringsmikroskop
  • Kjermemagnetisk resonans - og spin 1/2-system
  • Spektroskopi
  • Laseren
• Den andre kvanterevolusjonen
  • Kvante-bits, "qubits" - eksemplifisert gjennom spin 1/2-system
  • Eksempel på kvantefordelar innan informasjonsbehandling
  • Kvantedatamaskinar og kvantealgoritmar
  • Digital og analog kvanterekning

Ein viss kjennskap til grunnleggande fysikk - begrep som fart, masse og energi, til dømes - kan vere ein fordel. Det kan også vere ein fordel med litt erfaring med numerikk og simulering. Men ingen av desse tinga er nødvendige.

Ingen.

Etter å ha gjennomført dette emnet har studenten følgande læringsutbytte, definert som kunnskap, ferdigheiter og generell kompetanse:

Kunnskap

Studenten

• kan gjere greie for hovudtrekka i den historiske utviklinga av kvantefysikken.
• har ei viss forståing for at materie må oppfattast som både bølger og partiklar.
• kjenner til fenomen som er spesifikke for kvanteverda - som ikkje har nokon parallellar i den verda vi ser til dagleg.
• veit korleis visse enkle algoritmar for kvanteinformasjonsbehandling fungerar.

Ferdigheiter

Studenten

• kan vise til eksempel på korleis kvantefenomen som tunnellering, kvantisering og samanfiltring kan utnyttast teknologisk.
• kjenner til hovudforskjellane mellom korleis ei vanleg, klassisk datamaskin og ei kvantedatamskin fungerar.
• er i stand til å sette opp og køyre enkle kvante-program - anten på simulatorar eller på faktiske kvantedatamskinar.

Generell kompetanse

Studenten

• beherskar - til ei viss grad - begrepsapparatet knytt til kvantefysikk og -teknologi.
• kan bidra konstruktivt i faglege samtalar som har med kvanteteknologi å gjere.
• evnar å diskutere og problematisere aspekt ved tolkinga av kvantefysikken.

Undervisinga vil bli lagt opp som klasseromsundervising - på dagtid. Det vil vere snakk om økter på tre timar, éin gong i veka gjennom omtrent to månader.

Deltakarane vil bli kjend med stoffet gjennom ulike tilnærmingar:

• Presentasjon av stoff
• Praktiske demonstrasjonar av enkle kvante- og bølgefenomen
• Tilrettelagte simuleringar
• Køyring av eigne, små program på faktiske kvantedatamaskinar
• Gjesteførelesingar
• Diskusjonar og samtalar

Vi vil legge til rette for høg grad av student-deltaking ved undervisinga. Det vil bli rikeleg med rom for å stille spørsmål, komme med undring og diskutere ulike, til dels ikkje-intuitive, aspekt ved kvantefysikk og -teknologi.

Det vil i liten grad bli lagt opp til eige arbeid mellom undervisingsøktene - ut over det å lese relevant litteratur.

The course emphasises the analysis and monitoring of human movement and activity. Through theory and practical exercises, students learn to collect and analyse objective data that describe individuals' activity levels, movements, and muscle function, as well as analyse the forces acting on the body and creating movement.

The course mainly focuses on monitoring and analysing gait patterns, gait function, and physical activity both in the laboratory and in everyday life, considering ecological validity. Gait function is a vital sign, and the analysis of pathological gait, such as in individuals with cerebral palsy, stroke, and leg amputation, is an important clinical tool. This provides valuable and necessary information and contributes to objective decision support in patient and rehabilitation processes to promote activity and participation in daily life.

The course will utilise modern technology for movement and activity analysis, such as accelerometers, force plates, 3D camera systems, video vector analysis, EMG, and equipment for measuring energy expenditure. Both stationary laboratory equipment and portable equipment for use outside the lab environment are used in the course.

After completing the course, the student should have the following learning outcomes defined in terms of knowledge, skills and general competence:

Knowledge

The student

• can assess and analyse biomechanics related to movement patterns in gait and gait function
• can discuss how movements can be measured and quantified
• can evaluate how physical activity and physiological parameters can be measured and quantified

Skills

The student

• can assess force diagrams during gait and static standing
• can analyse movement patterns in gait
• can interpret clinically relevant outcome measures used in analyses of gait function and physical capacity
• can apply clinically relevant technologies for measuring physical activity levels and selected physiological parameters of importance for health and function

General competence

The student

• can analyse biomechanics in practical problem-solving
• can communicate solutions to biomechanical problems both orally and in writing
• can discuss outcome measures in movement and activity analysis in relation to ecological validity

None.

A digital presentation can be brought to the oral exam. All aids are allowed in the preparation of the presentation.

All answers are assessed by two examiners. An external examiner is used regularly, at a minimum of every third completion of the course. When selecting answers for external evaluation, a minimum of 10 percent of the answers shall be included, with no fewer than 5 answers. The external examiner’s assessment of the selected answers shall benefit all students.

Sølve Selstø