目次

1.本書に書かれていること

  1・1 古典力学から量子力学へ

  1・2 本書の概要

第Ⅰ部 序論

2.数学の準備

  2・1 複素数

  2・2 三角法

  2・3 ベクトル量とスカラー量

  2・4 確率論の初歩

  問題

3.粒子の運動

  3・1 粒子の古典的な軌跡

  3・2 線形運動量

  3・3 運動エネルギーとポテンシャルエネルギー

  3・4 非弾性衝突と弾性衝突

  3・5 角運動

  3・6 角運動量

  3・7 電磁界(電磁場)における電子の運動

  問題

4.波動の理論

  4・1 波の動き

  4・2 ヤングの二重スリット実験

  4・3 回折

  4・4 レイリー基準

  問題

第Ⅱ部 量子力学の基礎

5.量子力学の基礎

  5・1 エネルギーの量子化

  5・2 波動-粒子の二重性

  5・3 確実性の終わり-確率的記述

  5・4 ハイゼンベルクの不確定性関係とボーアの相補性原理

  5・5 コヒーレントな重ね合わせと量子もつれ(エンタングルメント)

  問題

6.量子力学の誕生-プランク,アインシュタイン,ボーア

  6・1 光の小史

  6・2 熱せられた物体からの放射

  6・3 アインシュタインと光電効果

  6・4 20世紀初頭までの原子の歴史

  6・5 ラザフォードの原子

  6・6 水素のスペクトル

  6・7 原子の量子論:ボーアのモデル

  問題

7.ド・ブロイ波:電子は波か粒子か?

  7・1 ド・ブロイ波

  7・2 波動-粒子の二重性-波動関数による説明

  7・3 ボース-アインシュタイン凝縮

  7・4 ハイゼンベルクの顕微鏡

  7・5 コンプトン散乱

  問題

8.量子干渉:波動-粒子の二重性

  8・1 電子を用いたヤングの二重スリット実験

  8・2 相補性に関するアインシュタインとボーアの論争

  8・3 遅延選択

  8・4 量子消しゴム

  問題

9.最も単純な量子デバイス:偏光素子とビームスプリッタ

  9・1 光の偏光

  9・2 単一光子に対するマリュスの法則-ディラックのケット・ブラ表記

  9・3 古典的なビームスプリッタの入出力関係

  9・4 単一光子状態に対するビームスプリッタ

  9・5 偏光ビームスプリッタとポッケルスセル

  問題

10.量子重ね合わせと量子もつれ

  10・1 量子状態のコヒーレントな重ね合わせ

  10・2 量子もつれとベル状態

  10・3 シュレーディンガーの猫のパラドックス

  10・4 量子テレポーテーション

  10・5 エンタングルメント・スワッピング

  問題

11.複製不可能定理と量子複製

  11・1 複製と超光速通信

  11・2 複製不可能定理

  11・3 量子複製機

  問題

12.EPRとベルの定理

  12・1 隠れた変数

  12・2 アインシュタイン-ボドルスキー-ローゼン(EPR)のパラドックス

  12・3 ボーアからの回答

  12・4 ベルの不等式

  12・5 量子力学の予測

  12・6 ベルの不等式を検証する実験

  12・7 ベル-CHSH不等式

  問題

第Ⅲ部 量子通信

13.量子セキュア通信

  13・1 2進数

  13・2 公開鍵の配布,RSA

  13・3 ベネット-ブラッサール84(BB-84)プロトコル

  13・4 ベネット-92(B-92)プロトコル

  13・5 量子メモリ

  問題

14.見えない光子による光通信

  14・1 マッハ-ツェンダ干渉計

  14・2 相互作用のない測定

  14・3 マッハ-ツェンダ干渉計の接続

  14・4 反事実的通信

  問題

第Ⅳ部 量子コンピュータ

15.量子コンピューティングⅠ

  15・1 量子計算の導入

  15・2 量子論理ゲート

  15・3 ドイッチュの問題

  15・4 量子テレポーテーション再訪

  15・5 量子デンスコーディング

  問題

  コラム 量子アニーリング方式の量子コンピュータ

16.量子コンピューティングⅡ

  16・1 合成数Nを素因数分解するには

  16・2 離散量子フーリエ変換

  16・3 ショアのアルゴリズム

  16・4 量子シェルケーム

  16・5 ソートされていないデータベースの検索

  問題

第Ⅴ部 シュレーディンガー方程式

17.シュレーディンガー方程式

  17・1 一次元のシュレーディンガー方程式

  17・2 古典力学と量子力学の運動学-ニュートンvs.シュレーディンガー

  17・3 箱の中の粒子

  17・4 トンネルで障壁を突破

  17・5 3次元のシュレーディンガー方程式と水素原子

  問題

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