Programplaner og emneplaner - Student
NYFIK1000 Introduksjon til kvanteverdenen for nyfikne Emneplan
- Engelsk emnenavn
- Introduction to the Quantum World for the Curious
- Studieprogram
-
Introduksjon til kvanteverdenen for nyfikne
- Omfang
- 5.0 stp.
- Studieår
- 2024/2025
- Pensum
-
HØST 2024
- Timeplan
- Emnehistorikk
-
Innledning
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
Anbefalte forkunnskaper
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.
Forkunnskapskrav
Ingen.
Læringsutbytte
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.
Arbeids- og undervisningsformer
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.
Arbeidskrav og obligatoriske aktiviteter
Ingen.
Vurdering og eksamen
Individuell munnleg eksamen på 30 minutt.
Hjelpemidler ved eksamen
Ingen.
Vurderingsuttrykk
Gradert skala A-F.
Sensorordning
To interne sensorar.
Emneansvarlig
Sølve Selstø