• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
2020/2021

Квантовые явления в твердых телах

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»
Статус: Майнор
Когда читается: 3, 4 модуль
Язык: русский
Кредиты: 5
Контактные часы: 76

Программа дисциплины

Аннотация

Квантовые явления в в твердых телах являются основой изучения принципов работы устройств современной квантовой наноэлектроники, которая в последние годы бурно развивается в связи с прогрессом в реализации квантовых компьютеров и квантовых симуляторов. Она также является ключом к пониманию таких явлений, как сверхпроводимость и магнетизм, которые будут рассказаны в последующих разделах этого курса. Упор в этом разделе будет сделан на описание квантового электронного транспорта в металлах. В частности мы изучим волновое поведение электронов, рассеяние электронов в проводниках, одноэлектронные эффекты и т.д. В качестве практических приложений будут рассмотрены одноэлектронный транзистор и различные типы кубитов, являющиеся элементами квантового компьютера. Курс рассчитан на студентов, интересующихся современными направлениями квантовой наноэлектроники. Во второй части будет рассказано о явлении сверхпроводимости - одного из самых ярких проявлений квантовых закономерностей на макроскопическом уровне. Несмотря на то, что с момента открытия сверхпроводимости прошло уже более 100 лет, и за эти годы было выдано в общей сложности 6 Нобелевских премий связанных с этим эффектом, до сих пор на ряд фундаментальных вопросов нет ответов. Краткий лекционный курс представляет введение в физику сверхпроводимости и ряд практических применений этого интересного феномена. Курс рассчитан на студентов интересующихся явлениями микромира и желающих углубить как общую эрудицию, так и - свои знания в физике конденсированного состояния.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Целью освоения дисциплины является ознакомление с основными явлениями квантовой физики конденстрованного состояния.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Освоят основные положения физики твердого тела.
  • Будут способны ориентироваться в современных вопросах экспериментальной и теорететической физики, связанных с макроскопическими квантовыми явлениями в конденсированных средах.
  • Будут способны ориентироваться в современных вопросах экспериментальной и теортетической физики, связанных с макроскопическими квантовыми явлениями в конденсированных средах.
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Тема 1. Основы физики конденсированного состояния.
    1) Газ свободных электронов. Распределение Ферми-Дирака. 2) Уровни электрона в периодическом потенциале. 3) Поверхность Ферми. 4) Зонная структура металлов. 5) Рассеяние электронов. 6) Кулоновская блокада. 7) Кубиты и квантовые точки.
  • Тема 2. Сверхпроводимость.
    1) Явление сверхпроводимости и феноменологические модели. 2) Уравнения Лондонов. 3) Модель Гинзбурга-Ландау. 4) Критический ток и критическое поле сверхпроводника. Эффект Литтла-Паркса. Поверхностная сверхпроводимость. 5) Два типа сверхпроводников. Решетка Абрикосова. 6) Микроскопическая модель сверхпроводимости. 7) Эффект Джозефсона. СКВИД. 8) Неравновесные и флуктуационные явления. 9) Высокотемпературная сверхпроводимость.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Домашнее задание 2
  • неблокирующий Экзамен
  • неблокирующий Практические занятия
  • неблокирующий Домашнее задание 1
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (4 модуль)
    0.2 * Домашнее задание 1 + 0.2 * Домашнее задание 2 + 0.1 * Практические занятия + 0.5 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Абрикосов А.А. - Основы теории металлов - Издательство "Физматлит" - 2010 - 600с. - ISBN: 978-5-9221-1097-6 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/2093

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Епифанов Г.И. - Физика твердого тела - Издательство "Лань" - 2011 - 288с. - ISBN: 978-5-8114-1001-9 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/2023