Photonische Quantentechnologien
Photonic Quantum Technologies

Modul PH2239

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom WS 2017/8 (aktuell)

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
WS 2017/8WS 2016/7

Basisdaten

PH2239 ist ein Semestermodul in Englisch oder Deutsch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Allgemeiner Spezialfachkatalog Physik
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Physik der kondensierten Materie

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 42 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2239 ist Michael Kaniber.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Grundlagen der Photonischen Quanteninformationsverarbeitung mit Schwerpunkt auf festkörperbasierten Systemen:

- Grundlegende Begriffe (Quantenbit, logische Quanten-Gatter, Bloch-Kugel)

- Optische Prozesses in 2-Niveau-Sytemen

- Nicht-klassisches Licht (einzelne Photonen)

- Quanten-Kryptographie

- Licht-Atom-Wechselwirkung

- Cavity Quantenelektrodynamik

- Einzelphotonendetektoren

Lernergebnisse

Nach erfolgereicher Prüfung sollen Teilnehmer des Kurses folgendes gerlernt haben

- Unterschiede zwischen Quanten- und klassischer Informationsverarbeitung

- Bestandteile für Quanteninformationsverarbeitung in einem Netzwerk und einem Computer

- Welche optischen Übergänge in einem 2-Niveau grundsätzlich möglich sind und wir man diese mit quantum physikalischen Methoden berechnen kann.

- Einblicke in Halbleiter-Quantenpunkte als festkörperbasiertes "künstliches Atom"

- Erzeugung einzelner Photonen mittels verschiedener Methoden und die quanten-optische Beschreibung

- Verwendung von einzelnen Photonen in der sicheren Übertragung von Information mittels Quanten-Kryptographie

- Verschieden Regime der Wechselwirkung von Licht mit Materie am einfachen Beispiel eines 2-Levelsystems

- Modifizierung der optischen Eigenschaften von Atomen durch Einbettung in einen Resonator (Qualitätsfactor, Purcell-effect, schwache und starke Wechselwirkung)

- Nachweis von einzelnen Photonen mittels supraleitender Detektoren (Prinzip, Fabrication und Betrieb)

Voraussetzungen

Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

Lern- und Lehrmethoden

- Vortrag, Diskussion

- Vertiefung mittels aktueller Literatur

Medienformen

- Powerpoint-Präsentation

- Videos

- Tafelanschrieb (Tablet) wo nötig

Literatur

Bücher: 

- Nielsen&Chuang: Quantum computation and quantum information (als Nachschlagewerk)

- Fox: Quantum optics

- Loudon: The quantum theory of light

- Davies: The physics of low-dimensional semiconductors

Auf den Folien werden zahlreiche Referenzen zu Publikationen gegeben. 

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

In einer schriftlichen Prüfung von 60 Minuten Dauer wird das Erreichen der Lernergebnisse durch Verständnisfragen und Beispielaufgaben bewertet.

Die Prüfung kann in Übereinstimmung mit §12 (8) APSO auch mündlich abgehalten werden, in diesem Fall ist der Richtwert für die Prüfungsdauer 25 Minuten.

Aktuell zugeordnete Prüfungstermine

Derzeit sind in TUMonline die folgenden Prüfungstermine angelegt. Bitte beachten Sie neben den oben stehenden allgemeinen Hinweisen auch stets aktuelle Ankündigungen während der Lehrveranstaltungen.

Titel
ZeitOrtInfoAnmeldung
Prüfung zu Photonische Quantentechnologien
Di, 20.3.2018 Dummy-Termin. Wenden Sie sich zur individuellen Terminvereinbarung an die/den Prüfer(in). Anmeldung für Prüfungstermin zwischen 20.3.2018 und 14.4.2018. // Dummy date. Contact examiner for individual appointment. Registration for exam date between 2018-03-20 and 2018-04-14. bis 19.3.2018
Mo, 5.2.2018 Dummy-Termin. Wenden Sie sich zur individuellen Terminvereinbarung an die/den Prüfer(in). Anmeldung für Prüfungstermin vor 20.3.2018. // Dummy date. Contact examiner for individual appointment. Registration for exam date before 2018-03-20. bis 15.1.2018

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.