| 開講学期／Course Start | 2026年度／Academic Year 後期／Second |
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| 開講曜限／Class period | 木/Thu 5 , 木/Thu 6 , 木/Thu 7 , 木/Thu 8 |
| 授業区分／Regular or Intensive | 週間授業 |
| 対象学科／Department | |
| 対象学年／Year | 1年 , 2年 |
| 授業科目区分／Category | 博士前期課程 大学院自専攻科目 |
| 必修・選択／Mandatory or Elective | 選択 |
| 授業方法／Lecture or Seminar | 講義科目 |
| 授業科目名／Course Title | 量子工学特論／Advanced Applied Quantum Mechanics |
| 単位数／Number of Credits | 2 |
| 担当教員名／Lecturer | 川村 幸裕 (創造工学科電気電子工学コース) |
| 時間割コード／Registration Code | MS312 |
| 連絡先／Contact | 川村 幸裕(F305, 0143-46-5532, y_kawamura@muroran-it.ac.jp) |
| オフィスアワー／Office hours | 川村 幸裕(月、金 12:55～14:25) |
| 実務経験／Work experience |
| 更新日／Date of renewal | 2026/08/01 |
|---|---|
| 授業のねらい ／Learning Objectives |
電子デバイスは、半導体物理学をはじめとする固体物理学の知見に基づいて設計・作製されている。固体物理学や量子材料の本質を理解するためには、量子力学の知識が不可欠である。本講義では、不確定性原理、波動関数、シュレーディンガー方程式、量子準位、トンネル効果などの量子力学の基礎概念を学ぶとともに、それらが半導体物理学、電子デバイス、量子ビーム、量子材料の理解にどのように応用されるかを学ぶ。これにより、量子工学の基礎を理解し、電子デバイスや量子技術の動作原理を理解するための基礎学力を身に付けることを目的とする。 Electronic devices are designed and fabricated based on the principles of solid-state physics, particularly semiconductor physics. A sound understanding of quantum mechanics is essential for understanding the fundamental properties of solids and quantum materials. In this course, students will learn the basic concepts of quantum mechanics, including the uncertainty principle, wave functions, the Schrödinger equation, quantized energy levels, and quantum tunneling. The course also introduces their applications to semiconductor physics, electronic devices, quantum beams, and quantum materials. The objective of this course is to provide students with a fundamental understanding of quantum engineering and the knowledge required to understand the operating principles of modern electronic and quantum technologies. |
| 到達度目標 ／Outcomes Measured By: |
1. 量子力学の基本概念を理解し、不確定性原理、波動関数、シュレーディンガー方程式などの量子現象を説明できる。（40%） 2. 量子力学に基づいて、量子準位、量子閉じ込め効果、トンネル効果などを理解し、固体物理学および半導体物理学の基礎現象を説明できる。（40%） 3. 量子力学が電子デバイス、ナノデバイス、量子ビーム、量子コンピュータなどの先端技術の基盤となっていることを理解し、その概要を説明できる。（20%） 1. Understand the fundamental concepts of quantum mechanics and explain quantum phenomena, including the uncertainty principle, wave functions, and the Schrödinger equation. (40%) 2. Apply quantum mechanics to understand quantized energy levels, quantum confinement effects, and quantum tunneling, and explain fundamental phenomena in solid-state physics and semiconductor physics. (40%) 3. Understand that quantum mechanics provides the foundation for advanced technologies such as electronic devices, nano-devices, quantum beams, and quantum computers, and explain their basic principles. (20%) |
| 授業計画 ／Course Schedule |
総時間数：45分×2時限×15回＝22.5時間 Total number of class hours : 45 min x 2 periods x 15 times = 22.5 hours 1. ガイダンス，量子工学の概要 2. 量子工学のための数学的基礎 3. 不確定性原理と波動の基礎 4. 電子の波動性とド・ブロイ波 5. 中性子の波動性と量子ビーム 6. シュレーディンガー方程式と波動関数 7. 時間発展と複素表示 8. 一次元量子井戸の固有関数 9. 量子準位と量子閉じ込め効果 10. ポテンシャル障壁とトンネル効果 11. 原子軌道と量子数 12. 状態ベクトルと固有値問題 13. 量子工学における基本概念の整理 14. 強相関電子系の基礎とアンダーソン模型 15. まとめと総括 English 1. Guidance and Overview of Quantum Engineering 2. Mathematical Foundations for Quantum Engineering 3. Uncertainty Principle and Fundamentals of Waves 4. Wave Nature of Electrons and de Broglie Waves 5. Wave Nature of Neutrons and Quantum Beams 6. Schrödinger Equation and Wave Functions 7. Time Evolution and Complex Representation 8. Eigenfunctions of a One-Dimensional Quantum Well 9. Quantized Energy Levels and Quantum Confinement Effects 10. Potential Barriers and Quantum Tunneling 11. Atomic Orbitals and Quantum Numbers 12. Review of Fundamental Concepts in Quantum Engineering 13. State Vectors and Eigenvalue Problems 14. Fundamentals of Strongly Correlated Electron Systems and the Anderson Model 15. Summary and Course Review ・各回の学修時間の目安は、事前・事後合わせて４時間必要です。 ・For each 90 minute class, students are expected to undertake an additional 4 hours of self study. |
| 参考書等 ／Required Materials |
The Feynman lectures on physics Feynman, Leighton, Sands Basic Books, 2011(ISBN:9780465023820)
新版「電子物性」松澤剛雄、高橋清、斉藤幸喜 共著(ISBN:9784627772021) |
| 成績評価方法 ／Grading Guidelines |
レポート100点満点で評価し、60点以上を合格とする。到達目標1～3をレポートにより評価する。 Students are evaluated based on reports with a maximum score of 100 points. A score of 60 points or higher is required to earn credit. Learning Outcomes 1–3 are assessed through reports. |
| 履修上の注意 ／Notices |
古典力学におけるエネルギー保存則を理解していることを前提として講義を行う。不合格となった場合は再履修すること。 This course assumes an understanding of the law of conservation of energy in classical mechanics. Students who fail the course must retake it in the following year. |
| 学習・教育目標との対応 ／Learning and Educational Policy |
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| 備考 ／Notes |
この授業は日本語と英語で行う This course is conducted in both Japanese and English. |
| No. | 回（日時） ／Time (date and time) |
主題と位置付け（担当） ／Subjects and instructor's position |
学習方法と内容 ／Methods and contents |
備考 ／Notes |
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| 該当するデータはありません | ||||