Nanofizika

Vpis v letnik študija, obvladovanje snovi predmeta Kvantna mehanika.

Materiali v nanotehnologiji: Realizacija nanostruktur v polprevodnikih. Nanostrukture v materialih na osnovi ogljika: C60, ogljikove nanocevke, ogljikove monoplasti. Kovinske kvantne pike. Nanožice. Molekularne nano strukture. Eksperimentalne metode za analizo nano materialov: fizikalne osnove mikroskopa na atomsko silo in vrstičnega tunelska mikroskopa.

Elektronske lastnosti nanostruktur: Kvantizirana prevodnost in druge osnovne elektronske lastnosti kvantnih pik, kvantnih žic in dvodimenzionalnega elektronskega plina. Balistični transport elektronov, tuneliranje, šum v prevodnosti, Coulombska blokada, enoelektronski tranzistor, Aharonov-Bohmov pojav, kvantni Hallov pojav, Kondov pojav. Osnovni mikroskopski modeli.
Obdelava kvantnih informacij: Kvantna prepletenost. Primeri realizacije kvantnih bitov.Temeljni pojmi in izreki o kvantnih bitih: kvantna teleportacija, izrek o ne-kloniranju, o destilaciji kvantnih bitov, o napakah in popravljanju napak. Enojna in dvojna vrata kvantnih bitov. Primeri uporabnih algoritmov za kvantno računanje.

Izbrana poglavja iz učbenikov:
C. Kittel, Introduction to solid state physics (John Wiley & Sons, 2005 ali kasnejša izdaja).
W. Rainer, Nanoelectronics and Information Technology (John Wiley & Sons, 2005).
D.K. Ferry and S.M. Goodnick, Transort in nanostructures (Cambridge University Press, 2001).
S. Datta, Electronic transport in mesoscopic systems (Cambridge University Press, 1997).
N.D. Mermin, Quantum Computer Science (Cambridge University Press, 2007).

Pridobivanje teoretičnih temeljnih znanj ter uporaba teorije v realnih mezoskopskih sistemih kot so kvantne pike, kvantne žice, tanke plasti ipd.

Znanje in razumevanje:
Poznavanje temeljnih pojmov nanoskopskih materialov in razumevanje pojavov tipičnih za eno in dvodimenzionalne sisteme. Zmožnost uporabe metod statistične in kvantne fizike v mezoskopskih sistemih.

Uporaba:
Pridobljeno znanje omogoča razumevanja fizikalnih lastnosti pri delu na področju novih nano materialov in naprav.

Refleksija:
Študent se bo naučil kritičnega vrednotenja skladnosti med teoretičnimi načeli in dejanske uporabe naučenih metod na prak-tičnih zgledih.
Prenosljive spretnosti - niso vezane le na en predmet:
Prehod od teoretičnih fizikalnih predmetov k razumevanju osnovnih lastnosti snovi in njihove tehnološke uporabe.

Predavanje, računske vaje, domače naloge in konzultacije.

Pisni izpit (ali opravljena kolokvija)
Ustni izpit
(ocene: 5 (negativno), 6-10 (pozitivno), ob upoštevanju Statuta UL)

Geometric analysis of entangled qubit pairs,
A. Ramšak, New J. Phys. 13, 103037 (2011).

Spin thermopower in interacting quantum dots,
T. Rejec, R. Žitko, J. Mravlje, and A. Ramšak, Phys. Rev. B 85, 085117 (2012).

Exact nonadiabatic holonomic transformations of spin-orbit qubits,
T. Čadež, J.H. Jefferson, and A. Ramšak, Phys. Rev. Lett. 112, 150402 (2014).