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Computational Quantum Physics
Last Updated: 2026-06-01 11:33:39
Abstract
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).
Objective
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.
Content
Equilibrium and out-of-equilibrium properties of single-particle and many-particle quantum systems through numerically exact methods. Variational methods including density matrix renormalization group, variational Monte Carlo, neural networks, and Hartree-Fock methods. Quantum Monte Carlo methods.
Resources
Lecture Notes
A script for this lecture will be provided.
Literature
A list of additional references will be provided in the script.
Learning Materials (Links)
- Recording
- Video Portal ETH Zurich
General Information
- Language
- English
- Levels
- BSC , MSC
- Frequency
- Yearly recurring
Examination
- Type
- session examination
- Mode
- oral 20 minutes
Course Components
| Type | Title | Time & Place | Hours |
|---|---|---|---|
| lecture |
Computational Quantum Physics
**together with University of Zurich**
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2 h weekly |
| exercise |
Computational Quantum Physics
**together with University of Zurich**
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2 h weekly |
Offered In
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Physik (Für das Vertiefungsgebiet "Physik" sind Grundkenntnisse in Quantenmechnik erforderlich.)
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Anwendungsgebiet (Nur für das Master-Diplom in Angewandter Mathematik erforderlich und anrechenbar. In der Kategorie Anwendungsgebiet für den Master in Angewandter Mathematik muss eines der zur Auswahl stehenden Anwendungsgebiete gewählt werden. Im gewählten Anwendungsgebiet müssen mindestens 8 KP erworben werden. Kreditpunkte aus anderen Anwendungsgebieten sind nicht für weitere Anwendungsgebiete anrechenbar.)
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Theoretical Physics (Im Master-Studiengang Angewandte Mathematik ist auch 402-0204-00L Elektrodynamik als Fach im Vertiefungsgebiet Theoretical Physics anrechenbar, aber nur unter der Bedingung, dass 402-0224-00L Theoretische Physik nicht angerechnet wurde oder wird (weder im Bachelor- noch im Master-Studiengang). Wenden Sie sich für die Kategoriezuordnung nach dem Verfügen des Prüfungsresultates an das Studiensekretariat ( ).)
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Wahlfächer (This is a selection of courses particularly suitable for the MSc QE. In agreement with the tutor, students may choose other courses from the ETH course catalogue.)
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