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量子力学や固体物理学の基礎的事項を復習し、半導体ヘテロ構造など量子効果を利用するデバイスの動作原理について理解を深める。また、電子過程と電磁場の動力学が生み出す量子効果を含むデバイスの機能を、非平衡開放系の熱力学的視点と情報伝達や信号輸送の観点を含めて解析し、機能発現の素過程と環境系との関わりについての物理基盤を学ぶ。