Eğitim
Kuantum teknolojileri, entegre fotonik ve ilgili alanlarda verilen dersler.
KBM 606 Fotonik Entegre Devreler
Bu dersin amacı, nanometre/mikrometre ölçeğindeki optik olayları anlamak, ışığı entegre mikro/nano-fotonik yapılar içinde yönlendirmeyi öğrenmek ve kuantum teknolojisi uygulamalarında kullanılan entegre mikro/nano-fotonik yapıları tasarlayabilmektir.
Detaylar
KBM 606 Fotonik Entegre Devreler
Bu dersin amacı, nanometre/mikrometre ölçeğindeki optik olayları anlamak, ışığı entegre mikro/nano-fotonik yapılar içinde yönlendirmeyi öğrenmek ve kuantum teknolojisi uygulamalarında kullanılan entegre mikro/nano-fotonik yapıları tasarlayabilmektir.
Detaylar
Ders İçeriği
Bölüm I - Kuram
- Maxwell Denklemleri, Dalga Denklemi, Spektral Gösterim, Monokromatik Alanlar
- Düalite, Enerji Akışı, Karşılıklılık, Arayüzler, Dielektrik Ortamlar
- Kutuplanma ve TEM/TE/TM Alanları, Temel EM Dalgalar, Soğurma/Dağılım, Saçılma, Darbe Yayılımı
- FDTD'nin Maxwell Denklemleri ile İlişkisi, Yee Hücresi ve Sınır Koşulları, Lumerical MODE (FDE) Öz Kip Çözücüsü ve Seyrek Matris Formülasyonu
- 2B (Slab) Dielektrik Dalga Kılavuzları, Maxwell'den TE/TM Özdeğer Denklemlerine, Dağılım ve Normalize Etme
Bölüm II - Benzetim
- Dalga kılavuzu yapılarının tasarımı ve sayısal benzetimleri-I
- Dalga kılavuzu yapılarının tasarımı ve sayısal benzetimleri-II
- Karmaşık yapıların tasarımı ve sayısal benzetimleri (MRR, ışık bölücüler, yönlü bağlaştırıcılar, ...) - I
- Karmaşık yapıların tasarımı ve sayısal benzetimleri (MRR, ışık bölücüler, yönlü bağlaştırıcılar, ...) - II
Bölüm III - İleri Konular
- Nano-fotonik kuantum uygulamaları -I
- Nano-fotonik kuantum uygulamaları -II
- Nano-fotonik kuantum uygulamaları -III
- Üretim ve karakterizasyon teknikleri-I
- Üretim ve karakterizasyon teknikleri-II
- Nano-fotonik bileşenlerin ters tasarımı
Kaynaklar
- B. E. A. Saleh, Fundamentals of Photonics, 3rd ed., Wiley, 2019.
- R. Osgood ve X. Meng, Principles of Photonic Integrated Circuits: Materials, Device Physics, Guided Wave Design, Springer, 2021.
- S. Chuang, Physics of Photonic Devices, 2nd ed., Wiley, 2009.
- L. Novotny ve B. Hecht, Principles of Nano-Optics, 2nd ed., Cambridge University Press, 2012.
Değerlendirme
Bileşen
Sayı
Ağırlık
Ödevler
6
25%
Proje
1
25%
Final sınavı
1
50%
- Toplam devam oranı %70'in üzerinde olmalıdır.
- Öğrenciler kişisel projeleri için bir konu seçmeli veya belirlemelidir. Proje, matematiksel türetmeler, simülasyon/modelleme veya bir araştırma makalesindekine benzer diğer ilgili adımları içeren kapsamlı bir çalışma olmalıdır.
- Final sınavı sınıfta yapılacak olup tarih ve saat daha sonra duyurulacaktır.
Proje Konuları
- Yonga Üstü Dolaşık Foton Çifti Üretimi için Silisyum Fotonik Kaynak Tasarımı
- Kuantum Girişimi için Entegre Işık Bölücü Tasarımı
- Kompakt Bir Kuantum Durum Işık Bölücüsünün Ters Tasarımı
- 50:50 Yönlü Bağlaştırıcı + Mikrohalka Filtre Sistemi Tasarımı
- MRR + Izgara Bağlaştırıcı
- Entegre Güç Bölücü + Dalga Boyu Filtresi
- …
Ders Notları
- Flexcompute
https://tidy3d.simulation.cloud/home - kayıt için edu.tr e-posta adresinizi kullanmayı ve eğitim lisansına başvurmayı unutmayın.
- HW-1
“-”
- HW-2
“-”
KBM 603 Kuantum Teknolojileri ve Uygulamaları
Bu dersin amacı, temel kuantum teknolojilerinin nasıl gerçekleştirildiğini açıklamak ve kuantum teknolojilerinin temel zorlukları ile sınırlamaları hakkında bir anlayış oluşturmaktır.
Detaylar
KBM 603 Kuantum Teknolojileri ve Uygulamaları
Bu dersin amacı, temel kuantum teknolojilerinin nasıl gerçekleştirildiğini açıklamak ve kuantum teknolojilerinin temel zorlukları ile sınırlamaları hakkında bir anlayış oluşturmaktır.
Detaylar
Ders İçeriği
Bölüm I
- Giriş
- İki seviyeli sistemler ve Tek Foton Kaynakları (SPS)
- Rydberg Atomları / Nötr Atomlar
- Süperiletken Kübitler
- Doğrusal Olmayan Etkileşimler ve Foton Çifti Kaynakları
- Qumode'lar
Bölüm II
- Fotonik Kuantum Kapıları ve Gerçeklemeleri (DV)
- Kuantum Durumlarının Karakterizasyonu (DV)
- Kuantum Durumlarının Karakterizasyonu (CV)
Bölüm III
- Kuantum Hesaplama (Donanım)
- Kuantum Haberleşme
- Kuantum Algılama
Kaynaklar
- M. Fox, Quantum Optics: An Introduction, Oxford University Press, 2006.
- A. Blais, A. L. Grimsmo, S. M. Girvin ve A. Wallraff, Circuit Quantum Electrodynamics, Rev. Mod. Phys. 93, 025005 (2021).
- O. Ezratty, Understanding Quantum Technologies 2025.
- M. A. Nielsen ve I. L. Chuang, Quantum Computation and Quantum Information, Cambridge University Press, 2009.
- M. Benyoucef (Ed.), Photonic Quantum Technologies: Science and Applications, Wiley, 2023.
- C. L. Degen, F. Reinhard ve P. Cappellaro, Quantum sensing, Rev. Mod. Phys. 89, 035002 (2017).
Değerlendirme
Bileşen
Sayı
Ağırlık
Ödevler
3
25%
Proje
1
25%
Final sınavı
1
50%
- Toplam devam oranı %70'in üzerinde olmalıdır.
- Öğrenciler kişisel projeleri için bir konu seçmeli veya belirlemelidir. Proje, matematiksel türetmeler, simülasyon/modelleme veya bir araştırma makalesindekine benzer diğer ilgili adımları içeren kapsamlı bir çalışma olmalıdır.
- Final sınavı sınıfta yapılacak olup tarih ve saat daha sonra duyurulacaktır.
Proje Konuları
- Süperiletken Kuantum Devreleri
- Kuantum Haberleşme Protokolleri
- Kuantum Metroloji Uygulamaları
- Fotonik Kuantum Işık Kaynakları
- …
Ders Notları
-
Gereksinimler: Bir IDE ile Python (https://www.anaconda.com/download/success?reg=skipped) (Spyder, VS Code, ...) ve numpy, streamlit ve plotly Python paketleri. Derse gelmeden once her şeyin çalıştığından emin olunuz.