Прикладная квантовая и статистическая физика

Магистратура 2021/2022

Статус: Курс по выбору

Направление: 11.04.04. Электроника и наноэлектроника

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 1-й курс, 1-3 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для всех кампусов НИУ ВШЭ

Преподаватели: Каган Максим Юрьевич, Кугель Климент Ильич, Якубов Эдуард Сергеевич

Прогр. обучения: Наноэлектроника и квантовые технологии

Язык: русский

Кредиты: 5

Контактные часы: 86

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Базовый трёхмодульный курс для магистрантов первого года обучения в магистратуре представляет собой необходимое для усвоения других курсов магистерской программы введение в основные принципы, определения и понятия квантовой механики, статистической физики и термодинамики. В трёхмодульном курсе мы предлагаем нашим слушателям расширенное введение в основные принципы, определения и понятия квантовой механики, статистической физики и термодинамики. Эти базовые принципы и определения крайне важны для понимания более продвинутых курсов магистерской программы «Наноэлектроника и квантовые технологии», и в первую очередь курсов по физике твёрдого тела, прикладной сверхпроводимости и магнетизму, а также по микро- и наноэлектронике. Знание основ квантовой механики и квантовой статистической физики помогут будущим современным инженерам и технологам конструировать и проектировать малоразмерные устройства и приборы микроэлектроники, а также синтезировать и создавать новые композитные материалы с заданными оптическими и электронными свойствами. Эти знания также будут представлять важную основу для изучения таких перспективных и быстроразвивающихся областей, как квантовая информатика и квантовые вычисления. При обучении предусмотрен контроль знаний студентов в виде домашних заданий, контрольных работ и экзамена. Для прохождения курса требуются базовые знания по общей физике на уровне бакалавриата МИЭМ.

Цель освоения дисциплины

Целью освоения дисциплины «Прикладная квантовая и статистическая физика» является формирование у студентов основных компетенций в области квантовой механики и статистической физики, теоретических и практических знаний и умений в указанной области.

Планируемые результаты обучения

Владеет навыками проведения квантово-механических расчётов для моделирования новых материалов и приборов наноэлектроники.
Владеет навыками расчётов термодинамических потенциалов и условий фазового равновесия.
Владеет навыками статистических расчётов для функций распределения.
Знает физические основы и методы квантовой механики.
Знает физические основы и методы статистической физики.
Знает физические основы и методы феноменологической и статистической термодинамики.
Умеет вычислять теплоёмкости твёрдых тел, жидкостей и газов.
Умеет правильно выбирать математические и квантово-механические модели для исследования и создания новых материалов.
Умеет строить фазовые диаграммы веществ .

Содержание учебной дисциплины

Тема 1. Квантовая механика.
Тема 2. Статистическая физика.
Тема 3. Феноменологическая и статистическая термодинамика.

Элементы контроля

Домашнее задание ДЗ4, ДЗ5 и расчетная работа (3 модуль) (Qдз3)
Для достижения хороших результатов при изучении дисциплины студентам необходимо самостоятельно дома выполнять задания, выданные преподавателем. Оценки по 10-ти балльной шкале преподаватель выставляет в рабочую ведомость. Преподаватель с помощью учебного ассистента проводит расчетные работы. Все расчетные работы выполняются по индивидуальному графику составленному преподавателем для каждого студента. В случае неудовлетворительного выполнения какого-либо задания студенты имеют возможность, проконсультировавшись с преподавателем, исправить допущенные ошибки и получить до экзаменационной сессии общую положительную оценку за эти элементы текущего контроля.
Домашние задания ДЗ-1, ДЗ-2, ДЗ-3 (2 модуль) (Qдз2)
Для достижения хороших результатов при изучении дисциплины студентам необходимо самостоятельно дома выполнять задания, выданные преподавателем. Оценки по 10-ти балльной шкале преподаватель выставляет в рабочую ведомость. В случае неудовлетворительного выполнения какого-либо задания студенты имеют возможность, проконсультировавшись с преподавателем, исправить допущенные ошибки и получить до экзаменационной сессии общую положительную оценку за эти элементы текущего контроля.
Экзамен 3 (Qэкз)
За 1 модуль выставляется накопленная (результирующая) оценка по результатам контрольной работы (К) и теста на знание основ физики и математики ("вопросы Зельдовича") (Т), а также по результатам активности и посещения студентами лекций и семинаров (А). Все 3 составляющие - тест, контрольная, посещение и активность - оцениваются по шкале от 1 до 10 баллов каждая. Накопленная оценка за 1 модуль определяется по формуле Qнак1 = 0.35К + 0.35Т + 0.3А. Накопленная оценка за модули 2 и 3 есть Qнак23 = Qдз2 + Qдз3, а оценка за промежуточную аттестацию 3 модуля: Qпромеж = Qнак23 + Qэкз. Итоговая оценка за 1, 2 и 3 модули выставляется как среднее арифметическое от Qнак1 и Qпромеж за 3 модуль: Qитог = (Qпромеж + Qнак1)/2. Экзамен в конце 3 модуля проводится по материалу, изучаемому в модулях 2 и 3.

Промежуточная аттестация

2021/2022 учебный год 3 модуль
0.25 * Домашние задания ДЗ-1, ДЗ-2, ДЗ-3 (2 модуль) (Qдз2) + 0.5 * Экзамен 3 (Qэкз) + 0.25 * Домашнее задание ДЗ4, ДЗ5 и расчетная работа (3 модуль) (Qдз3)

Программа дисциплины