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Quanteninformation und Ultrakalte Atome SS20
Dozent: Prof. Dr. Walter Hofstetter
Allgemeine Information
- Die 1. Modulprüfung (schriftlich, d.h. Klausur) findet am Donnerstag, den 30.07.2020 von 10:00 bis 11:30 Uhr im großen Physik-Hörsaal _0.111 statt. Die 2. Modulprüfung (Nachprüfung, ebenfalls schriftlich) findet am Montag, den 21.09.2020 von 10:00 bis 11:30 Uhr im großen Physik-Hörsaal _0.111 statt. Bitte beachten Sie, dass Sie sich für beide Modulprüfungen fristgerecht anmelden müssen.
- Voraussetzung für den Erhalt der Credit Points (unbenotet) dieser Vorlesung ist die erfolgreiche Teilnahme an den Übungen, d.h. der Erhalt des Scheins. Für den Erhalt von benoteten Credit Points ist zusätzlich eine Teilnahme an der Modulprüfung notwendig.
- Nach aktueller Planung beginnt die Vorlesung am Dienstag 21.04. Anstelle der Präsenzvorlesung wird (wegen der aktuellen Corona-Epidemie) an den Vorlesungstagen jeweils eine Videoaufzeichnung der Vorlesung im Lernportal OLAT (link: olat.server.uni-frankfurt.de ) zur Ansicht bereitgestellt. Bitte sehen Sie sich die Vorlesungsaufzeichnungen in der Woche der jeweiligen Vorlesung an. Wir können nicht garantieren, dass die Aufzeichnungen länger bereitgestellt werden. Loggen Sie sich bitte im OLAT ein und suchen Sie mit der Suchfunktion den Kurs "Quanteninformation und Ultrakalte Atome". Gehen Sie dort auf "Einschreibung" und schreiben Sie sich für den Kurs ein. Dann können Sie die Videoaufzeichnungen der Vorlesung sehen.
-
Wir planen auch eine online-Fragestunde zur Vorlesung, jeweils Donnerstags von 12:00 - 13:00. Diese Fragestunde findet mithilfe von Zoom statt (siehe auch https://www.rz.uni-frankfurt.de/87260281/Zoom ). Hierfür erhalten Sie, ab der ersten Vorlesungswoche, jeden Donnerstag vor 12:00 Uhr einen Link per Nachricht über das elearning-Portal, mit dem Sie über Ihren Webbrowser oder die Zoom-App der online-Fragestunde betreten können. Sie benötigen zur Teilnahme an der Fragestunde einen Zoom-Account. Falls Sie nicht mit der Zoom-App arbeiten wollen (siehe https://support.zoom.us/hc/en-us/articles/115005666383-Show-a-Join-from-your-browser-Link ) sollten Sie den Browser Google Chrome verwenden.
- Das Skript der Vorlesung, sowie die Übungsblätter stellen wir online, auf der webpage unserer Vorlesung (also hier), zum download zur Verfügung. Siehe unten den Abschnitt "Vorlesungsskript". Hierfür wird allerdings ab der zweiten Vorlesungswoche eine Zugangsinformation benötigt, die wir Ihnen rechtzeitig zusenden werden, wenn Sie sich wie unten angegeben auf der elearning Plattform für die Vorlesung angemeldet haben.
-
Die Übungsblätter werden jeweils am Dienstag online auf dieser webpage zur Verfügung gestellt (siehe den Abschnitt "Übungsblätter" unten). Sie haben dann eine Woche Zeit, diese zu bearbeiten. Die Abgabefrist (Datum) steht jeweils auf dem Übungsblatt. Ihre Lösung schicken Sie spätestens an diesem Datum per email als gut lesbaren Scan oder in getippter Form (z.B. mittels LaTeX oder LyX gesetzt) an an Bernhard Irsigler (irsigler[at]itp.uni-frankfurt.de) . Bitte reichen Sie Ihre Abgabe im eMail-Anhang als einzelne Datei im pdf-Format mit dem generischen Namen "BlattX_Vorname_Nachname.pdf". Es ist Ihre Verantwortung, sicherzustellen, dass der Tutor Ihren Scan ohne Probleme lesen kann. Unlesbares kann nicht gewertet werden. Die Übungsblätter werden dann korrigiert und bewertet. Sie erhalten eine Rückmeldung per email.
- Das Vorrechnen der Musterlösung durch die Tutoren erfolgt ebenfalls als Video. Loggen Sie sich bitte im OLAT ein und suchen Sie mit der Suchfunktion den Kurs "Quanteninformation und Ultrakalte Atome - Tutorium". Gehen Sie dort auf "Einschreibung" und schreiben Sie sich für den Kurs ein. Dann können Sie die Videoaufzeichnungen des Vorrechnens sehen (siehe die Infos zu Tag und Uhrzeit weiter unten auf dieser Seite unter "Übungsgruppen"). Die Musterlösungen werden Ihnen anschliessend online, auf der webpage der Vorlesung (d.h. hier) zur Verfügung gestellt. Wir planen auch jeweils eine online-Sprechstunde mit Fragen zum Tutorium und zur Korrektur. Diese Sprechstunden finden mithilfe von Zoom statt (siehe auch https://www.rz.uni-frankfurt.de/87260281/Zoom ). Hierfür erhalten Sie, ab der zweiten Vorlesungswoche, jeden Freitag um 10:00 Uhr einen Link per Nachricht über das elearning-Portal, mit dem Sie über Ihren Webbrowser oder der Zoom-App die online-Sprechstunde betreten können. Sie benötigen zur Teilnahme an der Sprechstunde einen Zoom-Account. Falls Sie nicht mit der Zoom-App arbeiten wollen (siehe https://support.zoom.us/hc/en-us/articles/115005666383-Show-a-Join-from-your-browser-Link ) sollten Sie den Browser Google Chrome verwenden.
- Für die Teilnahme am Übungsbetrieb ist eine Anmeldung für die Vorlesung und ein Tutorium notwendig. Treten Sie bitte (ab Montag, den 20.04.2020) der Gruppe "Quanteninformation und Ultrakalte Atome SS20" und einer entsprechenden Tutoriumsgruppe (wählen Sie bitte nur eine Gruppe!) im eLearning-Portal bei (https://elearning.physik.uni-frankfurt.de/goto_FB13-PhysikOnline_crs_24968.html) melden Sie sich dazu mit Ihrem HRZ-Account an. Tutorien sind auf max. 12 Personen beschränkt.
- Um einen Schein und die Zulassung zur Modulprüfung zu erhalten, werden mindestens 50% der Gesamtpunkte der Übungsaufgaben benötigt. Pro Übungsblatt gibt es 20 Punkte, sowie ggf. zusätzliche Bonuspunkte.
- Tutorien beginnen am 29.04.2020.
Kurzbeschreibung
-
Quanteninformationstheorie und Quantencomputing
-
Vielteilchensysteme und zweite Quantisierung
-
Wechselwirkende bosonische Systeme und Bose-Einstein-Kondensation
-
Suprafluidität wechselwirkender Fermionen, BCS-Theorie
- Optische Gitter und Hubbard Modelle, Suprafluid-Mott-Isolator Quantenphasenübergang,
Bloch-Oszillationen
- Topologische Quantenphasen und Synthetische Eichfelder
Vorlesung
Termine | |
---|---|
Dienstags 12:00 - 14:00 | |
Donnerstags 12:00 - 14:00 |
Übungsgruppen
Termine | Tutor | |
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Tutorium/ Video des Vorrechnens | Mittwoch 10:00 - 12:00 | Mathieu Barbier |
Tutorium-Sprechstunde | Freitag 10:00 - 12:00 | Mathieu Barbier |
Korrektur-Sprechstunde | Freitag 12:00 - 14:00 | Bernhard Irsigler |
Übungsgruppenkoordinator
Irakli Titvinidze
Raum 01.112
Vorlesungsskript
VL | Datum | Thema | Skript (pdf) | Ergänzendes Material | |||||||||||||||||||||||||||||
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1-2 |
21.04; 23.04 |
Einführung, Quantenlogik, Quantenteleportation |
Vorlesung 1-2 | Quantenteleportation über 143 km | |||||||||||||||||||||||||||||
3-4 |
28.04; 30.04 |
EPR Paradoxon, Schmidt-Zerlegung, Shannon-Codierungstheoreme, von Neumann-Entropie |
Vorlesung 3-4 |
Experimenteller Test der Bell'schen Ungleichung Übung 0 |
|||||||||||||||||||||||||||||
5-6 |
05.05; 07.05 |
Quanten-Datenkompression |
Vorlesung 5 Vorlesung 6 | Quantenoperationen und verallgemeinerte Messungen | |||||||||||||||||||||||||||||
7-8 |
12.05; 14.05 |
Klassische Information durch einen Quantenkanal, Quantenoperationen, Holevo-Bound, Dense coding, Quantenkryptographie |
Vorlesung 7 Vorlesung 8 |
||||||||||||||||||||||||||||||
9 |
19.05 |
Quantenparallelismus |
Vorlesung 9 | Quantum key distribution over 144km | |||||||||||||||||||||||||||||
10-11 |
26.05; 28.05 |
Grover-Algorithmus zur Suche in einer Datenbank, Quanten-Fouriertransformation | Vorlesung 10-11 | The quantum technologies roadmap | |||||||||||||||||||||||||||||
12-13 |
02.06; 04.06 |
Shor-Algorithmus, Quantenfehlerkorrektur | Vorlesung 12 Vorlesung 13 |
High-fidelity multiqubit gates with neutral atoms | |||||||||||||||||||||||||||||
14 |
09.06 |
Quantenfehlerkorrektur (Forts.), Vielteilchensysteme und zweite Quantisierung | Vorlesung 14a Vorlesung 14b |
||||||||||||||||||||||||||||||
15-16 |
16.06; 18.06 |
Vielteilchensysteme und zweite Quantisierung (Forts.) | Vorlesung 15 Vorlesung 16a Vorlesung 16b |
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17-18 |
23.06; 25.06 |
Bose-Einstein-Kondensation und spontane Symmetriebrechung, Bogoliubov-Theorie, Phononen | Vorlesung 17 Vorlesung 18 |
BEC in space Entanglement-based quantum cryptography over 1120 km | |||||||||||||||||||||||||||||
19-20 |
30.06; 02.07 |
Gross-Pitaevskii-Theorie, Suprafluidität, Landau-Kriterium, Fermisee, Fermionische Korrelationen, Bunching und Antibunching, Interferenz von BECs | Vorlesung 19a Vorlesung 19b Vorlesung 20 |
Bunching vs Antibunching |
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21-22 |
07.07; 09.07 |
Interferenz von BECs (Forts.), Fermi-Flüssigkeitstheorie, Cooper-Paare, BCS-Theorie und fermionische Suprafluidität |
Vorlesung 21 Vorlesung 22 |
Vortices and superfluidity in a strongly interacting Fermi gas | |||||||||||||||||||||||||||||
23-24 |
14.07; 16.08 |
Optische Gitter, Hubbard-Modell, Bloch-Oszillationen, Suprafluid-Mott-Quantenphasenübergang | Vorlesung 23 Vorlesung 24 |
Quantum simulation of strongly correlated condensed matter systems | |||||||||||||||||||||||||||||
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|
|
|
Übungsblätter
Literatur
Autor | Titel | Verlag |
---|---|---|
C.J. Pethick & |
Bose-Einstein Condensation |
Cambridge University Press, |
M.A. Nielsen & |
Quantum Computation |
Cambridge University Press, 2011 |
N.D. Mermin |
Quantum Computer Science: |
Cambridge University Press, 2007 |
S. Barnett |
Quantum Information |
Oxford University Press, 2003  |
F. Schwabl |
Quantenmechanik |
Springer, 5. Auflage, 2008 |
L.P. Pitaevskii & |
Bose-Einstein Condensation |
Oxford University Press, 2003 |