Workshop Ultracold Quantum Matter (WZI)

Studiewijzer 2016/2017

Globale inhoud

When many quantum particles are interacting with each other surprising phenomena can emerge, such as superconductivity or quasi-particles with very unusual quantum statistics. Even given full knowledge over the microscopic laws governing the system, it is impossible to solve the relevant equations on a classical supercomputer and understand all of these phenomena. The reason is that the Hilbert space in which the system lives grows exponentially with particle number, becoming quickly too big for any classical supercomputer to handle. A quantum computer together with appropriate quantum algorithms should be able to overcome this problem eventually, but the development of a sufficiently powerful quantum computer and its software will still take many decades.

Luckily there is an alternative way to describe quantum many-body systems: quantum simulation. We can use a well-controlled quantum system, in our case ultracold quantum gases, to simulate the hamiltonian of interest. In that way, we can explore the emerging quantum phases, learn under which conditions they can exist and what the properties of their quasi-particle excitations are. These insights can then be used to design new solid-state quantum materials, improve precision measurement or to design quantum computers.

In this workshop, we will discover how quantum gases and trapped ions are created and manipulated for quantum simulation. We will learn about state-of-the-art techniques such as single-atom resolving techniques and quantum gates or the generation of spin-spin interactions. 

Studiemateriaal

Literatuur

Leerdoelen

Starting from basic knowledge about quantum mechanics, you will be able to understand the essential ideas behind cutting edge research in ultracold quantum gases. You will know how an atomic gas can be cooled to the nanokelvin regime using atom-laser interactions. You will know how to control interactions between the atoms and how to design crystalline lattices made from light through which the atoms are moving. You will learn how to engineer spin-spin interactions between trapped ions and how these give rise to phenomenons such as spin frustration.

Onderwijsvormen

• Hoorcollege
• Werkcollege
• Presentatie/symposium
• Zelfstudie
• Begeleiding/feedbackmoment

Hoor- en werkcollege, presentiesessies, congresdag met huiswerkopgaven.

Verdeling leeractiviteiten

Aanwezigheid

Aanwezigheidseisen opleiding (OER-B):

• Van elke student wordt actieve deelname verwacht aan het onderwijsonderdeel waarvoor hij staat ingeschreven. Een student die de eerste twee werkcolleges van een lesblok geen gebruik maakt van de werkcolleges, zal administratief uit de werkcollegegroep verwijderd worden. Een verzoek opnieuw ingeschreven te worden bij de werkcolleges kan ingediend worden bij de opleidingscoördinator.
• Als een student door overmacht niet aanwezig kan zijn bij een verplicht onderdeel van het examenonderdeel, dient hij dit zo snel mogelijk schriftelijk te melden bij de betreffende docent. De docent kan, eventueel na overleg met de studieadviseur, besluiten om de student een vervangende opdracht op te leggen.
• Het is niet toegestaan om verplichte onderdelen van een examenonderdeel te missen als er geen sprake is van overmacht.
• Bij kwalitatief of kwantitatief onvoldoende deelname, kan de examinator de student uitsluiten van verdere deelname aan het examenonderdeel of een gedeelte daarvan.
• Ter uitbreiding van de bovenstaande regels geldt in het eerste semester van het eerste jaar dat een student bij minimaal 80% van de werkcolleges aanwezig dient te zijn. Bovendien moet worden deelgenomen aan eventuele tussentoetsen en verplicht gesteld huiswerk. Als niet aan deze verplichting is voldaan, wordt de student uitgesloten voor de herkansing van het bijbehorende vak. Studenten in het Dubbele Bachelor programma Wis- en Natuurkunde zijn vrijgesteld van deze plicht.
  

Aanvullende eisen voor dit vak:

Toetsing

Each student will be assessed every week on the following criteria:
1) Participation in discussions
2) Proactive behaviour and attitude in guidance and literature search
3) Talks given and answers given during subsequent discussion rounds

Pairs of students will be assigned a recent research topic to expose to their fellow students in talks. To get everybody quickly up to speed, the supervisors will start each week with a lecture. Following on that, the students will deepen their understanding at home and discuss in one group what they learned with the supervisors in the middle of each week. Each pair student will give two presentations. One at the end of one of the first three weeks, a second during a full day symposium on the last day of the workshops. The symposium will capture the spirit of scientific conferences. The students will be assessed by the supervisors each week, taking into account their participation and their presentations. The supervisors will provide oral feedback and 1/4 of the mark each week. The final presentation will be the last 1/4 of the mark.

Inzage toetsing

De datum, het tijdstip en de locatie van het inzagemoment staan in het rooster in DataNose.

Opdrachten

Onderstaande opdrachten komen aan bod in deze cursus:

•    Naam opdracht 1 : beschrijving 2
•    Naam opdracht 2 : beschrijving 1
•    ....

Fraude en plagiaat

Dit vak hanteert de algemene ‘Fraude- en plagiaatregeling’ van de UvA. Onder plagiaat of fraude wordt verstaan het overschrijven van het werk van een medestudent dan wel het kopiëren van wetenschappelijke bronnen (uit bijvoorbeeld boeken en tijdschriften en van het Internet) zonder daarbij de bron te vermelden. Uiteraard is plagiaat verboden. Hier wordt nauwkeurig op gecontroleerd en streng tegen opgetreden. Bij verdenking van plagiaat wordt de examencommissie van de opleiding ingeschakeld. Wanneer de examencommissie overtuigd is dat er plagiaat gepleegd is dan kan dit maximaal leiden tot een uitsluiting van al het onderwijs van de opleiding voor een heel kalenderjaar. Zie voor meer informatie over het fraude- en plagiaatreglement van de Universiteit van Amsterdam.www.uva.nl/plagiaat

Weekplanning

Aanvullende informatie

Objectives of the workshop

The main goal of the WZI workshop ultracold quantum matter is to familiarize you with a number of core research topics in quantum physics with ultracold atoms and ions.

Sub objectives:

1. practice skills in quickly absorbing new information to gain an overview of the research field of ultracold quantum matter,
2. acquire experience in presenting work in a number of compact oral presentations,
3. learn to interact with peers and supervisors by engaging in discussions.

Contactinformatie

Coördinator

• dr. R. Gerritsma