シラバス参照

講義名
Course name
量子計算モデリング 
担当教員
Instructor

立川 仁典

単位数
No of credits
期間・曜日・時限
Term/day/period
前期 金曜日 1時限



コース
・専攻名
Faculty
データサイエンス学部専門科目 
学習到達
目標
Course
objective
計算科学による「モノづくり」最先端のために、量子計算がどのように使われているかを理解する 
講義概要
Course
description
計算(シミュレーション)による「モノづくり」を具現化するために、情報・アルゴリズムおよび統計の観点から、量子力学計算(量子計算)のモデリング手法を学ぶ。講義の前半では、ミクロの世界を支配する量子力学の基礎方程式を概説し、物質の有する粒子性と波動性を理解する。Schrodinger方程式は、波の性質を表す波動方程式に電子の持つ粒子性の性質を取り入れ、電子を波(物質波)と考えることにより導出される。微分計算や固有値計算などの数学的な準備の後、Schrodinger方程式を概説し、①井戸型ポテンシャル、②調和振動子、③水素原子、について具体的に解く。それにより、その有効性と電子の基本的な振る舞いを理解する。講義の後半では、多体のSchrodinger方程式について概説し、多電子原子について概説する。変分原理や同種粒子の取り扱いを詳述した後、電子における反対称性原理を概説する。特に水素原子(一電子系)から多電子系に拡張について、具体的に解く。

以上の物理法則に基づいたシミュレーションによって、どのように自然現象がモデリングされるかを解説する。 
成績評価
方法
Grading
criteria
課題・小テスト等(60%)、中間・期末試験(40%) 
前提科目
Prerequisite
courses
「自然科学モデリング」を履修していることが望ましい。 
学習上・
履修申請上
の留意点
及び
事前事後
学習
Other
prerequisites
教科書・
参考図書等
Textbooks,
materials,
and
supplies
テキスト



・講義でプリントを配付します。 
科目等履
修生受入
の可否
及び人数
Are non
regular
students
able to join?
可 
特別聴講
学生(単位
互換生)
受入の可否
及び人数
Are
visiting
students
able to join?
可 
教員研究室
Instructor's
office
location
理学系研究棟443室、量子物理化学研究室 
教員オフィス
アワー
Instructor's
office
hours
いつでも結構です。 
ホーム
ページ
Homepage
http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/%7etachi/ 
教員の
実務経験
について
Course
based on
practical
work
experience
アクティブ
ラーニング
について
Active
Learning
類型1) 講義中心アクティブラーニング 
持続可能な
開発目標(SDGs)
17の目標との関連性
SDGs
4,7,9 
授業計画
(週単位)
Course
schedule
(weekly
plan)
第1回: イントロダクション、数学の準備

第2~6回:1章.量子力学の基礎

  1.ミクロの世界

  2.演算子(operator)

  3.古典力学の復習

  4.Schrodinger方程式

  5.井戸型ポテンシャル

  6.エルミート多項式および調和振動子

  7.2次元、3次元への拡張

第7回:中間テスト

第8~10回:2章.水素原子

  1.極座標変換

  2.角度部分の波動関数

  3.動径部分の波動関数

  4.水素原子の波動関数とエネルギー

  5.励起状態への遷移

第11~14回:3章.多電子原子

  1.原子単位

  2.変分原理

  3.Undistinguishable rule

  4.反対称性原理、Pauliの排他律, Spin, Hundの規則

  5.Li原子

  6.一般の原子

第15回:定期試験 
備考
Remarks


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