Fizyka kwantowa
Gustaw Szawioła
Przedmiot wprowadza studentów w podstawowe fakty doświadczalne, pojęcia i postulaty fizyki kwantowej, ukazując fundamentalne różnice między opisem mikroświata a fizyką klasyczną. Uczestnicy zapoznają się z matematycznym formalizmem mechaniki kwantowej w ujęciu macierzowym i falowym oraz odpowiednimi narzędziami do ilościowej analizy zjawisk kwantowych. Program obejmuje także zrozumienie struktury kwantowego opisu rzeczywistości oraz jego implikacji w postaci aplikacji technicznych.
Fizyka atomowa
Magdalena Elantkowska
Przedmiot wprowadza studentów w zagadnienia fizyki atomowej i jądrowej, obejmując m.in. kwantyzację energii, modele atomu wodoru i układów wieloelektronowych oraz strukturę subtelną i nadsubtelną materii. Uczestnicy zapoznają się z prawami rządzącymi mikroświatem, ich praktycznym wykorzystaniem w nowoczesnych metodach spektroskopowych. Program rozwija także umiejętności analizy zjawisk fizycznych i korzystania ze specjalistycznej literatury naukowej.
Konstrukcje optyczne
Andrzej Jarosz
Przedmiot zapoznaje studentów z podstawami optyki geometrycznej i falowej oraz procesem projektowania nowoczesnych urządzeń optycznych. Uczestnicy poznają właściwości materiałów optycznych, rodzaje elementów takich jak soczewki, zwierciadła czy pryzmaty, a także kluczowe zjawiska fizyczne wpływające na jakość odwzorowania obrazu. Program obejmuje również praktyczne zasady konstruowania układów optycznych oraz wykorzystanie specjalistycznego oprogramowania wspomagającego ten proces.
Energetyka jądrowa
Magdalena Elantkowska
Przedmiot zapoznaje studentów z podstawami fizyki jądrowej oraz energetyki jądrowej, obejmując modele jąder atomowych, mechanizmy reakcji oraz zasady działania i budowę reaktorów jądrowych. Uczestnicy poznają przegląd typów reaktorów energetycznych, analizę historycznych awarii elektrowni oraz metody obliczeniowe fizyki reaktorowej. Program kończy się omówieniem syntezy termojądrowej i perspektyw jej wykorzystania.
Optyka laserowa
Bogusław Furmann
Przedmiot zapoznaje studentów z zaawansowaną optyką, macierzowym opisem układów, interferometrią oraz technologią światłowodową. Uczestnicy poznają kwantowe procesy generacji promieniowania laserowego, rodzaje rezonatorów, właściwości ośrodków czynnych oraz zasady działania podstawowych podzespołów laserowych. Program obejmuje także zagadnienia związane z modulacją światła, generacją ultrakrótkich impulsów oraz działaniem laserów przestrajalnych.
Podstawy inżynierii kwantowej
Gustaw Szawioła
Przedmiot zapoznaje studentów z podstawami inżynierii kwantowej, obejmując matematyczny opis, manipulację oraz tomografię stanów jedno- i dwukubitowych. Uczestnicy poznają kluczowe narzędzia i implementacje fizyczne, takie jak pułapki jonowe czy wnęki rezonansowe, a także ich praktyczne zastosowania w nowoczesnej informatyce i metrologii kwantowej.
Techniki laserowe i aparatura pomiarowa
Bogusław Furmann
Przedmiot przedstawia zaawansowane zastosowania techniki laserowej w nauce, medycynie, przemyśle i technologiach pomiarowych, wpisując się w najnowsze trendy rozwojowe optoelektroniki i inżynierii kwantowej. Obejmuje on m.in. metody kształtowania i stabilizacji wiązek, spektroskopię, chłodzenie laserowe oraz praktyczne wykorzystanie laserów w chirurgii, obróbce materiałów, holografii czy systemach lidarowych. Uczestnicy poznają także specyfikę generacji ultrakrótkich impulsów oraz różnorodne aplikacje od nowoczesnej metrologii po systemy militarne.
Budowa aparatury pomiarowej
Andrzej Jarosz
Przedmiot zapoznaje studentów z budową, konfiguracją i zasadami działania zaawansowanych urządzeń badawczych stosowanych w różnych dziedzinach fizyki. Program obejmuje zagadnienia z zakresu przetwarzania sygnałów, technik redukcji szumów oraz nowoczesnej aparatury pomiarowej, w tym spektroskopii optycznej, radiospektroskopii i spektrometrii mas. Uczestnicy zdobywają practical wiedzę niezbędną do rozwiązywania problemów technicznych oraz integrowania skomplikowanych układów pomiarowych.
Kanony fizyki współczesnej
Gustaw Szawioła
Przedmiot przybliża działy fizyki współczesnej, łącząc podejścia analityczne, statystyczne i kwantowe. Uczestnicy poznają zaawansowane formalizmy dynamiki, zespoły w fizyce statystycznej oraz mechanikę kwantową w przestrzeni fazowej z wykorzystaniem funkcji Wignera. Program obejmuje również relatywistyczną fizykę kwantową opartą na równaniu Diraca oraz podstawy drugiej kwantyzacji w kwantowej teorii pola.
Zaawansowane laboratorium spektroskopii laserowej
Gustaw Szawioła, Andrzej Jarosz
Przedmiot zapoznaje studentów z praktycznym zastosowaniem metod spektroskopii laserowej, takich jak laserowo indukowana fluorescencja (LIF) oraz magnetyczny rezonans wykrywany optycznie (ODMR). Uczestnicy poznają aparaturę, procedury rejestracji sygnałów oraz metody analizy danych pomiarowych. Zajęcia stanowią bezpośrednie wprowadzenie do nowoczesnych technik inżynierii kwantowej opartych na interakcji światła laserowego i promieniowania mikrofalowego z materią.
Metody eksperymentalne inżynierii kwantowej
Bogusław Furmann
Przedmiot zapoznaje studentów z zaawansowanymi metodami eksperymentalnymi i realizacją procesów kwantowych, skupiając się na projektowaniu oraz obsłudze nowoczesnych układów badawczych. Program obejmuje m.in. techniki sterowania światłem, detekcję pojedynczych fotonów oraz metody pułapkowania jonów i atomów neutralnych w pułapkach elektromagnetycznych i optycznych (takich jak pułapki Paula czy sieci optyczne). Uczestnicy poznają także zasady działania procesorów kwantowych, atomowych wzorców czasu i częstości oraz podstawy realizacji zaawansowanych eksperymentów kwantowych.
Optyka kwantowa
Gustaw Szawioła
Przedmiot zapoznaje studentów z kwantowymi stanami pola elektromagnetycznego oraz procesami optyki kwantowej w kontekście ich zastosowań w przetwarzaniu informacji, komunikacji i metrologii kwantowej. Uczestnicy poznają matematyczny opis stanów światła, zasady interferometrii oraz operacje optycznej i atomowej logiki kwantowej. Program obejmuje także zagadnienia oddziaływania atomów ze skwantowanym polem oraz budowę interfejsów światło-materia jako kluczowych elementów nowoczesnych sieci kwantowych.
Informatyka kwantowa
Danuta Stefańska
Przedmiot wprowadza studentów w fundamentalne zagadnienia informatyki kwantowej, łącząc podstawy teoretyczne mechaniki kwantowej, kubitów i algorytmów z technologią sprzętową oraz komunikacją kwantową. Uczestnicy zapoznają się z oprogramowaniem i architekturą komputerów kwantowych, a także z podstawami kryptografii i teleportacji kwantowej. W ramach zajęć laboratoryjnych studenci realizują praktyczne eksperymenty z zakresu optyki kwantowej i pomiarów stanów polaryzacyjnych.
Algorytmy kwantowe
Gustaw Szawioła
Przedmiot skupia się na kluczowych algorytmach kwantowych oraz ich praktycznej implementacji w nowoczesnych środowiskach programistycznych (Q-SDK). Uczestnicy poznają matematyczny opis rejestrów, bramek i obwodów kwantowych, a także kanoniczne algorytmy, takie jak algorytm Grovera, transformacja Fouriera czy algorytm Shora. Program obejmuje również zaawansowane zastosowania algorytmiki kwantowej, w tym algorytmy wariacyjne i uczenie maszynowe, jej ograniczenia sprzętowe oraz praktyczne ćwiczenia laboratoryjne realizowane na symulatorach.
Budowa aparatury badawczej
Bogusław Furmann
Przedmiot zapoznaje studentów z budową, działaniem i eksploatacją zaawansowanych urządzeń badawczych oraz metodami pomiaru wielkości fizycznych i redukcji szumów w układach sygnałowych. Program obejmuje nowoczesną metrologię laserową, szeroki wachlarz zaawansowanych technik spektroskopowych, radiospektroskopię oraz spektrometrię mas. Uczestnicy poznają także aparaturę do badania zanieczyszczeń atmosfery oraz podstawowe urządzenia inżynierii kwantowej, takie jak pułapki atomowe i jonowe czy pęsety optyczne.
Komunikacja kwantowa
Gustaw Szawioła
Przedmiot zapoznaje studentów z fizycznymi uwarunkowaniami i zasadami działania komunikacji kwantowej, ze szczególnym uwzględnieniem protokołów kwantowej dystrybucji klucza szyfrującego (QKD). Uczestnicy poznają klasyczną i kwantową teorię informacji, implementacje oparte na pojedynczych oraz splątanych fotonach, a także kluczowe elementy sprzętowe stosowane w systemach QKD. Program obejmuje również część projektową, w ramach której studenci symulują warstwy wybranych protokołów oraz projektują edukacyjne systemy dystrybucji klucza.
