Suchergebnis: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2021
Rechnergestützte Wissenschaften Master | ||||||
Vertiefungsgebiete | ||||||
Physik Für das Vertiefungsgebiet "Physik" sind Grundkenntnisse in Quantenmechnik erforderlich. | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
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402-0812-00L | Computational Statistical Physics | W | 8 KP | 2V + 2U | M. Krstic Marinkovic | |
Kurzbeschreibung | Simulationsmethoden in der statistischen Physik. Klassische Monte-Carlo-Simulationen: finite-size scaling, Clusteralgorithmen, Histogramm-Methoden, Renormierungsgruppe. Anwendung auf Boltzmann-Maschinen. Simulation von Nichtgleichgewichtssystemen. Molekulardynamik-Simulationen: langreichweitige Wechselwirkungen, Ewald-Summation, diskrete Elemente, Parallelisierung. | |||||
Lernziel | Die Vorlesung ist eine Vertiefung von Simulationsmethoden in der statistischen Physik, und daher ideal als Fortführung der Veranstaltung "Introduction to Computational Physics" des Herbstsemesters. Im ersten Teil lernen Studenten die folgenden Methoden anzuwenden: Klassische Monte-Carlo-Simulationen, finite-size scaling, Clusteralgorithmen, Histogramm-Methoden, Renormierungsgruppe. Ausserdem lernen Studenten die Anwendung der Methoden aus der Statistischen Physik auf Boltzmann-Maschinen kennen und lernen wie Nichtgleichgewichtssysteme simuliert werden. Im zweiten Teil wenden die Studenten Methoden zur Simulation von Molekulardynamiken an. Das beinhaltet unter anderem auch langreichweitige Wechselwirkungen, Ewald-Summation und diskrete Elemente. | |||||
Inhalt | Simulationsmethoden in der statistischen Physik. Klassische Monte-Carlo-Simulationen: finite-size scaling, Clusteralgorithmen, Histogramm-Methoden, Renormierungsgruppe. Anwendung auf Boltzmann-Maschinen. Simulation von Nichtgleichgewichtssystemen. Molekulardynamik-Simulationen: langreichweitige Wechselwirkungen, Ewald-Summation, diskrete Elemente, Parallelisierung. | |||||
Skript | Skript und Folien sind online verfügbar und werden bei Bedarf verteilt. | |||||
Literatur | Literaturempfehlungen und Referenzen sind im Skript enthalten. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Grundlagenwissen in der Statistischen Physik, Klassischen Mechanik und im Bereich der Rechnergestützten Methoden ist empfohlen. | |||||
402-0810-00L | Computational Quantum Physics Fachstudierende UZH müssen das Modul PHY522 direkt an der UZH buchen. | W | 8 KP | 2V + 2U | M. H. Fischer | |
Kurzbeschreibung | This course provides an introduction to simulation methods for quantum systems. Starting from the one-body problem, a special emphasis is on quantum many-body problems, where we cover both approximate methods (Hartree-Fock, density functional theory) and exact methods (exact diagonalization, matrix product states, and quantum Monte Carlo methods). | |||||
Lernziel | Through lectures and practical programming exercises, after this course: Students are able to describe the difficulties of quantum mechanical simulations. Students are able to explain the strengths and weaknesses of the methods covered. Students are able to select an appropriate method for a given problem. Students are able to implement basic versions of all algorithms discussed. | |||||
Skript | A script for this lecture will be provided. | |||||
Literatur | A list of additional references will be provided in the script. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | A basic knowledge of quantum mechanics, numerical tools (numerical differentiation and integration, linear solvers, eigensolvers, root solvers, optimization), and a programming language (for the teaching assignments, you are free to choose your preferred one). | |||||
402-0448-01L | Quantum Information Processing I: Concepts Dieser theoretisch ausgerichtete Teil QIP I bildet zusammen mit dem experimentell ausgerichteten Teil 402-0448-02L QIP II, die beide im Frühjahrssemester angeboten werden, im Master-Studiengang Physik das experimentelle Kernfach "Quantum Information Processing" mit total 10 ECTS-Kreditpunkten. | W | 5 KP | 2V + 1U | P. Kammerlander | |
Kurzbeschreibung | The course will cover the key concepts and ideas of quantum information processing, including descriptions of quantum algorithms which give the quantum computer the power to compute problems outside the reach of any classical supercomputer. Key concepts such as quantum error correction will be described. These ideas provide fundamental insights into the nature of quantum states and measurement. | |||||
Lernziel | By the end of the course students are able to explain the basic mathematical formalism of quantum mechanics and apply them to quantum information processing problems. They are able to adapt and apply these concepts and methods to analyse and discuss quantum algorithms and other quantum information-processing protocols. | |||||
Inhalt | The topics covered in the course will include quantum circuits, gate decomposition and universal sets of gates, efficiency of quantum circuits, quantum algorithms (Shor, Grover, Deutsch-Josza,..), error correction, fault-tolerant design, entanglement, teleportation and dense conding, teleportation of gates, and cryptography. | |||||
Skript | More details to follow. | |||||
Literatur | Quantum Computation and Quantum Information Michael Nielsen and Isaac Chuang Cambridge University Press | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | A good understanding of linear algebra is recommended. | |||||
227-0161-00L | Molecular and Materials Modelling | W | 4 KP | 2V + 2U | D. Passerone, C. Pignedoli | |
Kurzbeschreibung | The course introduces the basic techniques to interpret experiments with contemporary atomistic simulation, including force fields or ab initio based molecular dynamics and Monte Carlo. Structural and electronic properties will be simulated hands-on for realistic systems. The modern methods of "big data" analysis applied to the screening of chemical structures will be introduced with examples. | |||||
Lernziel | The ability to select a suitable atomistic approach to model a nanoscale system, and to employ a simulation package to compute quantities providing a theoretically sound explanation of a given experiment. This includes knowledge of empirical force fields and insight in electronic structure theory, in particular density functional theory (DFT). Understanding the advantages of Monte Carlo and molecular dynamics (MD), and how these simulation methods can be used to compute various static and dynamic material properties. Basic understanding on how to simulate different spectroscopies (IR, X-ray, UV/VIS). Performing a basic computational experiment: interpreting the experimental input, choosing theory level and model approximations, performing the calculations, collecting and representing the results, discussing the comparison to the experiment. | |||||
Inhalt | -Classical force fields in molecular and condensed phase systems -Methods for finding stationary states in a potential energy surface -Monte Carlo techniques applied to nanoscience -Classical molecular dynamics: extracting quantities and relating to experimentally accessible properties -From molecular orbital theory to quantum chemistry: chemical reactions -Condensed phase systems: from periodicity to band structure -Larger scale systems and their electronic properties: density functional theory and its approximations -Advanced molecular dynamics: Correlation functions and extracting free energies -The use of Smooth Overlap of Atomic Positions (SOAP) descriptors in the evaluation of the (dis)similarity of crystalline, disordered and molecular compounds | |||||
Skript | A script will be made available and complemented by literature references. | |||||
Literatur | D. Frenkel and B. Smit, Understanding Molecular Simulations, Academic Press, 2002. M. P. Allen and D.J. Tildesley, Computer Simulations of Liquids, Oxford University Press 1990. C. J. Cramer, Essentials of Computational Chemistry. Theories and Models, Wiley 2004 G. L. Miessler, P. J. Fischer, and Donald A. Tarr, Inorganic Chemistry, Pearson 2014. K. Huang, Statistical Mechanics, Wiley, 1987. N. W. Ashcroft, N. D. Mermin, Solid State Physics, Saunders College 1976. E. Kaxiras, Atomic and Electronic Structure of Solids, Cambridge University Press 2010. | |||||
529-0474-00L | Quantenchemie | W | 6 KP | 3G | M. Reiher, T. Weymuth | |
Kurzbeschreibung | Einführung in Konzepte der Elektronenstruktur-Theorie und in die Methoden der numerischen Quantenchemie; begleitende Übungen mit Papier und Bleistift, sowie Anleitungen zu praktischen Berechnungen mit Quantenchemie-Programmen am Computer. | |||||
Lernziel | Chemie kann inzwischen vollständig am Computer betrieben werden, eine intellektuelle Leistung, für die 1998 der Nobelpreis an Pople und Kohn verliehen wurde. Diese Vorlesung zeigt, wie das geht. Erarbeitet wird dabei die Vielteilchen-Quantentheorie von Mehrelektronensystemen (Atome und Moleküle) und ihre Implementierung in Computerprogramme. Es soll ein vollständiges Bild der Quantenchemie vermittelt werden, das alles Rüstzeug zur Verfügung stellt, um selbst solche Berechnungen durchführen zu können (sei es begleitend zum Experiment oder als Start in eine Vertiefung dieser Theorie). | |||||
Inhalt | Grundlegende Konzepte der Vielteilchen-Quantenmechanik. Entwicklung der Mehrelektronentheorie für Atome und Moleküle; beginnend bei der harmonischen Näherung für das Kern-Problem und bei der Hartree-Fock-Theorie für das elektronische Problem über Moeller-Plesset-Störungstheorie und Konfigurationswechselwirkung zu Coupled-Cluster und Multikonfigurationsverfahren. Dichtefunktionaltheorie. Verwendung quantenchemischer Software und Problemlösungen mit dem Computer. | |||||
Skript | Ein Skript zu allen Vorlesungsstunden wird zur Verfügung gestellt (die aufgearbeitete Theorie wird durch praktische Beispiele kontinuierlich begleitet). Sämtliche Informationen zur Vorlesung, sowie die links zum Online-Streaming werden auf dieser Webseite bekanntgegeben: Link | |||||
Literatur | Lehrbücher: F.L. Pilar, Elementary Quantum Chemistry, Dover Publications I.N. Levine, Quantum Chemistry, Prentice Hall Hartree-Fock in Basisdarstellung: A. Szabo and N. Ostlund, Modern Quantum Chemistry: Introduction to Advanced Electronic Structure Theory, McGraw-Hill Bücher zur Computerchemie: F. Jensen, Introduction to Computational Chemistry, John Wiley & Sons C.J. Cramer, Essentials of Computational Chemistry, John Wiley & Sons | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Voraussetzungen: einführende Vorlesung in Quantenmechanik (z.B. Physikalische Chemie III: Quantenmechanik) | |||||
402-0778-00L | Particle Accelerator Physics and Modeling II | W | 6 KP | 2V + 1U | A. Adelmann | |
Kurzbeschreibung | The effect of nonlinearities on the beam dynamics of charged particles will be discussed. For the nonlinear beam transport, Lie-Methods in combination with differential algebra (DA) and truncated power series (TPS) will be introduced. In the second part we will discuss surrogate model construction for such non-linear dynamical systems using neural networks and polynomial chaos expansion. | |||||
Lernziel | Models for nonlinear beam dynamics can be applied to new or existing particle accelerators. You create Python based surrogate models of dynamical systems, such as charged particle accelerators using Keras and Tensorflow. | |||||
Inhalt | - Symplectic Maps and Higher Order Beam Dynamics - Taylor Modells and Differential Algebra - Lie Methods - Normal Forms - Surrogate Models for dynamical systems - Surrogate model based neural networks - Surrogate model based polynomial chaos - Uncertanty quantification of dynamical systems | |||||
Skript | Lecture notes | |||||
Literatur | * Modern Map Methods in Particle Beam Physics M. Berz (Link) | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Ideally Particle Accelerator Physics and Modelling 1 (PAM-1), however at the beginning of the semester, a crash course is offered introducing the minimum level of particle accelerator modeling needed to follow. This lecture is also suited for PhD. Students. | |||||
401-5810-00L | Seminar in Physics for CSE | W | 4 KP | 2S | A. Adelmann | |
Kurzbeschreibung | In this seminar the students present a talk on an advanced topic in modern theoretical or computational physics. | |||||
Lernziel |
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