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11401 自然科學學群 teacher

量子科技實驗 1: 理論|Offered in English

黃晟維 教授

物理學系

國立清華大學物理學系                教授
美國內布拉斯加州大學林肯分校物理學系     博士

 【 研究網站  https://orcid.org/0000-0003-1523-4267
 【 授課領域 】 量子光學、量子科技實驗
 【 研究專長  量子光學、量子資訊、超快電子顯微術
 【 榮譽事蹟  2025 美國 APS-Simons 國際合作獎
  2024 國科會研究學者
  2024 美國 University of Nebraska-Lincoln Adjunct Faculty
          | Department of Physics and Astronomy
  2023 英國 IOP Outstanding Reviewer

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2026-01-12 物理系黃晟維教授 量子科技實驗1 |影片板書筆記

Syllabus

課程大綱

核心能力
Core Competencies

  物理實驗能力  30%
 Capability of physics experiment  
  高階物理知識 20%
 High level knowledge of physics
 
  溝通表達能力 10%
 Capability of communication and expression  
  團隊合作能力10%
 Capability of collaboration  
  研究導向物理知識 10%
 Knowledge about physics research
 
  計劃組織能力 10%
 capability of planning and organization 
 

 

課程描述
Course description
Thereare two main tracks of this lab course: (1) quantum foundation, and (2) quantumcontrol. We will explore various topics in quantum foundation by performingsome classic single-photon experiments (quantum optics lab), whilesophisticated quantum control protocols will be implemented withnitrogen-vacancy centers and microwave sequences (quantum spinlab).  

 


 

課程計劃
Course plan

 1st week:  introduction and preparation (9/4) 
 2nd-15th week: 14 regularlab sessions
 16th week: bonus lab session (12/18) 
 Regular lab sessions:
 

9/11,9/18, 9/25, 10/2, 10/9, 10/16, 10/23, 10/30, 11/6, 11/13, 11/20, 11/27, 12/4,12/11 

 

 

課程內容
Course content

quantum optics labregular session
1. Lab1aHBTexperiment with attenuated laser
2. Lab2a

Photonpair source

3. Lab3a

HBTexperiment with one arm of the pair source

4. Lab4aGRA experiment with classical and nonclassical light 
5. Lab5a

Malus’law for single photons

6. Lab6aSingle photon Michelson interferometer
7. Lab7a

Quantumeraser

   
quantum spin labregularsession
 8. Lab1bPhotoluminescence from NV-centers
 9. Lab2bOpticallydetected magnetic resonance
 10. Lab3bRabi oscillation
 11. Lab4b Relaxation times
 12. Lab5bDynamical decoupling
 13. Lab6bSingle qubit operations and quantum state tomography
 14. Lab7bHyperfine spectroscopy

 

教學方法
Teaching method 

 1.Essential theoretical background of each experiment will be covered in lectures, which will be delivered
 in the form of board work.
2.

Dataanalysis as well as interpretation of experimental results are critical ineffective learning of quantum physics.

 To this end, academic writing and scientific communication will be emphasized throughout this course.
  

 

參考文獻
References 

 1.David J. Griffiths, "Introduction to Quantum Mechanics" 2nd edition (Pearson Prentice Hall, 2004)
 2.Christopher C. Gerry and Peter L. Knight, "Introductory Quantum Optics" 1st edition
 (Cambridge University Press, 2004)
 3.Michael A. Nielsen and Issac L. Chuang, "Quantum Computation and Quantum Information"
 (Cambridge University Press, 2000
 4.Peter W. Milonni and Joseph H. Eberly, "Laser Physics" (Wiley, 2010)
 5.Peter W. Milonni, "The Quantum Vacuum: An Introduction to Quantum Electrodynamics"
(Academic Press, 1994)

 

 

講義專區

Keyword

關鍵字

  • 實驗課程 lab course
  • 量子科技 quantum science and technology
  • 量子光學 quantum optics
  • 量子位元 NV-center qubit