| 课程号 |
04834710 |
学分 |
2 |
| 英文名称 |
Introduction to Spintronic and Superconducting Quantum Technology |
| 先修课程 |
本课程主要面向信息科学（电子、微电子/集成电路、计算机、人工智能等）、物理、材料等其他相近专业二三年级本科生，无特别先修课程要求。但需要具备一点编程的基本知识（如Python/Matlab/Mathematica等）。如具备线性代数、量子物理等相关课程的初步知识，则更好。 |
| 中文简介 |
本课程介绍自旋电子学和量子信息科学中的基本概念、器件技术、电路及算法应用。该课程包括课堂讲授和有关动手学习仿真工具的补充教程。希望学生通过动手作业（使用仿真工具）展示运用基本原理理解自旋电子学和超导量子技术的能力。本课程将邀请香港科技大学邵启明教授联合讲授。 |
| 英文简介 |
This course introduces concepts, devices, and applications in spin electronics and quantum information science. The course includes lectures and supplemental tutorials for hands-on learning tools. Students are expected to demonstrate the capability of applying fundamental principles to understand spintronic and superconducting quantum devices through hands-on homework projects. The course will be co-instructed by Prof. Qiming Shao of Hong Kong University of Science and Technology. |
| 开课院系 |
信息科学技术学院 |
| 通选课领域 |
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| 是否属于艺术与美育 |
否 |
| 平台课性质 |
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| 平台课类型 |
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| 授课语言 |
中文 |
| 教材 |
自编讲义,邵启明；
Magnetism and Magnetic Materials,J. M. D. Coey,Cambridge University Press,2012,Quantum Computation and Quantum Information,Michael Nielsen and Isaac Chuang,Cambridge University Press,2011, |
| 参考书 |
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| 教学大纲 |
本课程介绍自旋电子学和量子信息科学中的基本概念、器件技术、电路及算法应用。希望学生通过动手作业（使用仿真工具）展示运用基本原理理解自旋电子学和超导量子技术的能力。
Topic 1: introduction to spin electronics and quantum information technology (2学时)
课程介绍，自旋电子学和量子信息技术的方向和应用，以及前言课题及挑战
Topic 2: magnetism and magnetic materials (2学时)
磁矩起源简介，交换能，相变温度，铁磁，亚铁磁，反铁磁，退磁场
Tutorial 1: macrospin and micromagnetic simulation tools (2学时)
演示：Python求解LLG方程，微磁模拟工具介绍（Python或者mumax3）
Topic 3: magneto-electrical and magneto-optical properties (3学时)
反常霍尔效应，磁阻效应，磁光效应，磁性薄膜性质，巨磁阻性质，磁性隧道结性质
Topic 4: magneto-resistive random-access memory and beyond (3学时)
Field-MRAM, 铁磁共振，STT-MRAM, SOT-MRAM, 存算一体应用简介
Topic 5: basics for quantum information technology (2学时)
量子态，薛定谔方程，量子纠缠，线性代数回顾，量子门，测量，退相干
Topic 6: quantum circuits and algorithms (3学时)
量子隐形传态，Deutsch-Jozsa算法、Grover算法、Shor算法简介
Tutorial 2: quantum system and circuit simulation tools (2学时)
演示：Quirk量子电路仿真，Qiskit电路仿真，Qutip仿真量子系统
Topic 7: physical realization of qubit (3学时)
量子硬件简介，DiVincenzo标准，超导谐振腔，约瑟夫森结，Transmon，量子比特耦合
Topic 8: circuit quantum electrodynamics and qubit readout (2学时)
谐振腔-量子比特作用，色散读取量子信息，I-Q混合，同步和异差探测，保真度
Topic 9: qubit manipulation and dynamics (3学时)
通用量子门逻辑，量子比特进动，相互作用绘景，量子比特X,Y,Z门，DRAG，双比特iSWAP门
Topic 10: quantum error correction (2学时)
物理比特和逻辑比特，测量错误减轻，量子纠错码，repetition码，Shor码，量子阈值理论
Tutorial 3: quantum system and circuit simulation tools (1学时)
演示：Qutip量子系统动态，Quirk电路仿真，IBM量子硬件
本课程采用英文课件、中文讲授形式，以PPT课件为主、辅以一定的教学仿真工具教程和PPT板书。鼓励学生使用教学仿真工具，积极阅读自旋和超导量子信息器件领域相关的经典书籍、科研论文等文献资料，并引导学生深入思考这些领域的前沿问题。课堂讲授占80%，教学仿真工具教程讲解、问题讨论等占20%。
平时成绩20%；两份简短的教学仿真工具的应用报告，各占40%。
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| 教学评估 |
王润声：
学年度学期：20-21-3，课程班：自旋与超导量子技术导论1，课程推荐得分：null，教师推荐得分：null，课程得分分数段：null；
学年度学期：22-23-3，课程班：自旋与超导量子技术导论1，课程推荐得分：0.0，教师推荐得分：7.5，课程得分分数段：90-95；
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