ECTS @ IUE ECTS @ IUE ECTS @ IUE ECTS @ IUE ECTS @ IUE ECTS @ IUE ECTS @ IUE

Ders Bilgi Formu ( KBT 513 )


   Temel bilgiler
Ders adı: Kuantum Teknoloji için Mikrodalga Sistemleri
Ders kodu: KBT 513
Öğretim üyesi: Prof. Dr. Sergiy TARAPOV
AKTS kredisi: 7.5
GTÜ kredisi: 3 (3+0+0)
Yılı, Dönemi: 1/2, Fall and Spring , Güz ve Bahar
Dersin düzeyi: Yüksek lisans
Dersin tipi: Alan seçmeli
Öğretim dili: İngilizce
Öğretim şekli: Yüz yüze
Ön koşullar: yok
Staj durumu: Yok
Dersin amacı: Kursun amacı, kuantum teknolojilerinde ve mikrodalga fiziktede geçerli temel fiziksel yasaları anlamak sağlamaktır. Özellikle ders dizisi, sınıfik elektrodinamiğinin ve katı hal fizikinin kuantum teknolojileri için hedeflerine yönelik bir karşılaştırmalı analiz kapsar. Ayrıca, kuantum teknolojilerinde mikrodalga fizikinin uygulamaları da verilmektedir
   Öğrenme çıktıları Yukarı

Bu dersi başarıyla tamamlayan öğrenciler, şu yetilere sahip olurlar:

  1. Elektromanyetik dalgaların doğal ve yapay ortamlarda yayılmasının fiziğini anlayabilme.

    Program Çıktılarına Katkıları

    1. Bilimsel bilgiye ulaşmak
    2. Araştırma konusu ile ilgili fikir ve bulguları sözlü ve yazılı olarak etkin şekilde ifade edebilmek
    3. Araştırma projesi doğrultusunda literatürü dikkatlice gözden geçirip, kendi sonuçları ile önceki literatür arasında bağlantı kurmak
    4. Gelişmiş mühendislik problemlerini formüle edip çözmek
    5. Deney formüle etmek, uygulamak, raporlamak ve prototipler ortaya koymak

    Değerlendirme Tipi

    1. Yazılı sınav
  2. Kuantum teknolojisi uygulamaları için rezonatör yapılarını anlayabilme.

    Program Çıktılarına Katkıları

    1. Kuantum mekaniği prensiplerini anlamak ve teknolojik problemlere uygulamak
    2. Hızla değişen teknolojik çevreye adapte olabilmek için bilgi ve kabiliyetleri geliştirmek
    3. İleri düzey kuantumteknoloji kavramlarını tanımlamak ve uygulamak
    4. Projelerin ayrıntılarını kuantum devreler ve cihazlar açısından ana hatlarıyla belirtmek, incelemek ve çalışmak

    Değerlendirme Tipi

    1. Yazılı sınav
   İçerik Yukarı
1. hafta: Mıknatısların fiziği ve elektrodinamiğine giriş
2. hafta: Dielektriklerin fiziği ve elektrodinamiğine giriş
3. hafta: İletim hatlarının ve rezonatörlerin elektrodinamiği. Sınır koşulları
4. hafta: Rezonatör yapıları. Hacimsel rezonatörler
5. hafta: Rezonatör yapıları. Fabri-Perot Rezonatörü
6. hafta: Kuantum teknolojileri için rezonatör yapıları. Ayrık halka rezonatörleri
7. hafta: Kuantum teknolojileri için düzlemsel rezonatör yapıları. Ters ayrık halka rezonatörleri
8. hafta: Kuantum teknolojileri için düzlemsel rezonatör yapıları. Fotonik kristal rezonatörler, Ara Sınav
9. hafta: Düzlemsel rezonatör yapıları için solak ortam.
10. hafta: Paramanyetik malzemeler için Elektron Spin Rezonansı
11. hafta: Ferromanyetik malzemeler için Elektron Spin Rezonansı
12. hafta: Elektron Spin Rezonans çözümü için Bloch denklemleri
13. hafta: Düşük sıcaklıklarda rezonatörler ve mıknatıslar için termodinamik
14. hafta: Kuantum teknolojileri için mikrodalga rezonatörlerinin doğrusal olmayan özellikleri
15. hafta*: -
16. hafta*: Final
Ders kitapları ve materyaller: 1.Introduction to Solid State Physics,Ch. Kittel, J.Wiley Sons, 8th ed. (2005).
2. Classical Electrodynamics, J. Jackson, (1962).
3.Tay, Z.J., Soh, W.T., Ong, C.K., Observation of electromagnetically induced transparency and absorption in Yttrium Iron Garnet loaded split ring resonator. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 451, 235–242 (2018)..
4. Zhang, X., Zou, C.-L., Jiang, L., Tang, H. X. Strongly Coupled Magnons and Cavity Microwave Photon. PRL 113, 156401 (2014).
5. Kubo, Y., et.al. Strong Coupling of a Spin Ensemble to a Superconducting Resonator. PRL 105, 140502 (2010).
6. Theory and Phenomena of Metamaterials, Edited by F. Capolino, by Taylor and Francis Group, LLC, (2009
Önerilen kaynaklar: 1.Bhoi, B., Kim, S.-K. Chapter One - Photon-magnon coupling: Historical perspective, status, and future directions. Solid State Physics 70, 1-77(2019).
2. Zhang, D., Song, W., Chai, G. Spin-wave magnon-polaritons in a split-ring resonator/single-crystalline YIG system. J. Phys.D Appl. Phys. 50, 205003 (2017).
3. Flower, G., Goryachev, M., Bourhill, J., Tobar, M. E. Experimental implementations of cavity-magnon systems: from ultra strong coupling to applications in precision measurement. New J. Phys. 21, 095004 (2019).
4. Bhoi, B., et.al. Study of photon–magnon coupling in a YIG-film split-ring resonant system. Journal of Applied Physics 116, 243906 (2014)
5. Nonlinear, Tunable and Active Metamaterials, I.Shadrivov, M.Lapine, Yu.Kivshar, Springer (2015)
6. An Introduction to Metamaterials and Nanophotonics, C.Simovski, S.Tretyakov, Cambridge Univ, (2020)
7.Introduction to Photonic and Phononic Crystals and Metamaterials , Arthur R. McGurn, by Morgan Claypool, (2020)
8.. Magnetic Resonance for Optoelectronic Materials Investigating, S.I. Tarapov, Yu.P. Machekhin, and A.S. Zamkovoy, Collegium, Kharkov (2008)
9.Manipulation Over Surface Waves in Bilayer Hyperbolic Metasurfaces: Topological Transition and Multidirectional Canalization, A.Girich, L.Ivzhenko, 10.A.Hrinchenko, S.Tarapov, and O.Yermakov, IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 2023, v.33(3) p.367-369 https://ieeexplore.ieee.org/document/9931333, 10.1109/LMWC.2022.3215016
10. Enhancement of the microwave photon-magnon coupling strength for a planar fabricated resonator, Aleksey Girich, Sergiy Nedukh, Sergey Polevoy, Kateryna Sova, Sergey Tarapov, Arthur Vakula, Scientific Reports, 2023, 13, p.924(1-8). https://doi.org/10.1038/s41598-022-27285-6,
11. Enhancement of photon-magnon coupling strength by inverted split-ring resonator at GHz, A.Girich, S.Nedukh, S.Polevoy, K.Sova, S.Tarapov, A.Vakula, AIP Advances, 2024, v.14(2), p.025138(1-6); https://doi.org/10.1063/5.0187796 DOI: 10.1063/5.0187796
  * 15. ve 16. haftalar arası final sınavına hazırlık haftası bulunmaktadır.
Değerlendirme Yukarı
Değerlendirme tipi Hafta numarası Ağırlık (%)
Ara sınavlar (Vizeler): 8 30
Dönem içi diğer çalışmalar: 0
Proje: 0
Ödev: 5-14 30
Kısa sınav (Quiz): 0
Final sınavı: 16 40
  Toplam ağırlık:
(%)
   İş yükü Yukarı
Etkinlik Süre (Haftalık saat) Toplam hafta sayısı Dönem boyu toplam iş yükü
Dersler (Yüz yüze öğretme): 3 14
Ders dışı bireysel çalışma: 5 14
Uygulama, Rehberli problem çözme: 0 0
Ödev: 6 8
Dönem projesi: 0 0
Dönem projesi sunumu: 0 0
Kısa sınav (Quiz): 0 0
Ara sınav için bireysel çalışma: 10 1
Ara sınav (Vize): 1 1
Final sınavı için bireysel çalışma: 15 1
Final sınavı: 2 1
    Toplam işyükü:
    Toplam AKTS kredisi:
*
  * AKTS kredisi, toplam iş yükünün 25'e bölümüdür. (1 AKTS = 25 saatlik iş yükü)
-->