Universitas Negeri Surabaya
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Program Studi S2 Fisika

Kode Dokumen

SEMESTER LEARNING PLAN

Course

KODE

Rumpun MataKuliah

Bobot Kredit

SEMESTER

Tanggal Penyusunan

MEKANIKA KUANTUM

4510203003

Mata Kuliah Wajib Program Studi

T=3

P=0

ECTS=6.72

1

1 Januari 2025

OTORISASI

Pengembang S.P

Koordinator Rumpun matakuliah

Koordinator Program Studi




Dr. Rohim Aminullah Firdaus, S.Pd.,M.Si


Dr. Z.A. Imam Supardi, M.Si.


NUGRAHANI PRIMARY PUTRI

Model Pembelajaran

Case Study

Program Learning Outcomes (PLO)

PLO program Studi yang dibebankan pada matakuliah

PLO-3

Mengembangkan pemikiran logis, kritis, sistematis, dan kreatif dalam melakukan pekerjaan yang spesifik di bidang keahliannya serta sesuai dengan standar kompetensi kerja bidang yang bersangkutan

PLO-6

Mampu menguasai pengetahuan teori fisika klasik dan modern lanjut, serta menguasai metode fisika untuk aplikasi iptek

PLO-8

Mengembangkan IPTEKS terkait gejala dan masalah fisis melalui analisis dan sintesis hasil riset

Program Objectives (PO)

PO - 1

Mengembangkan pemikiran logis, kritis, sistematis, dan kreatif dalam melakukan analisis Mekanika Kuantum

PO - 2

Mengembangkan model matematis dan atau model fisis dengan pendekatan inter- atau multidisiplin untuk menyelesaikan masalah mekanika kuantum

PO - 3

Mampu menguasai pengetahuan teori dan metode mekanika kuantum

Matrik PLO-PO
 
POPLO-3PLO-6PLO-8
PO-1✔  
PO-2 ✔ 
PO-3  ✔

Matrik PO pada Kemampuan akhir tiap tahapan belajar (Sub-PO)
 
PO Minggu Ke
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
PO-1✔✔✔✔✔
PO-2✔✔✔✔✔✔
PO-3✔✔✔✔✔

Deskripsi Singkat Mata Kuliah

Perkuliahan ini dilaksanakan dengan menggunakan pendekatan “Student Centered Learning” berbantuan referensi utama, artikel jurnal, ICT, dan layanan akademik untuk memperkuat penguasaan konsep serta kemandirian belajar mahasiswa. Ruang lingkup materi kuliah meliputi: 1) pengenalan mekanika kuantum 2) fungsi gelombang dan persamaan Schrödinger, 3) besaran fisika, operator, dan energi kuantisasi, 4) osilator harmonik kuantum, 5) momentum angular, spin, dan prinsip Pauli, 6) metode variasi dalam mekanika kuantum, 7) aproksimasi WKB, 8) sistem multipartikel kuantum, 9) mesin panas kuantum, 10) konsep dasar mekanika kuantum untuk komputasi, 11) dasar algoritma kuantum, 12) pengantar dan protokol teleportasi kuantum, serta implementasinya dalam komunikasi kuantum. Penekanan asesmen diarahkan pada penguasaan konsep secara mendalam, kemampuan analitis dan pemecahan masalah, serta performance assessment melalui tugas individu, diskusi, presentasi, dan evaluasi tengah serta akhir semester.

Pustaka

Utama :

  1. Merzbacher, E., Quantum Mechanics 2nd Edition, John Wiley & Sons. Inc., USA, 1976
  2. Griffiths, D.J., Schroeter, D.F., 2018, Introduction to quantum mechanics, Cambridge University press
  3. Shankar, Principles of Quantum Mechanics: Plenum press, Newyork, 1994
  4. Nielsen, M. A., & Chuang, I. L. (2010). Quantum computation and quantum information (10th Anniversary ed.). Cambridge University Press.

Pendukung :

  1. N. Hasan, “Quantum Stirling Engine with Multiple States in One Dimensional Potential Well,” 2nd Int. Conf. Eco-Innovation in Science, Engineering, and Technology (ICESET 2021), NST Proceedings, 2021, doi: 10.11594/nstp.2021.1452.
  2. Enock, O., Emmanuel, U., Oghenetega, A., 2020, The efficiency of simple Quantum Engine Stirling and Ericsson cycle, arXiv preprint arXiv:2010.01581.
  3. Kosloff, R. Quantum Thermodynamics: A Dynamical Viewpoint. Entropy 2013, 15, 2100-2128. https://doi.org/10.3390/e15062100

Dosen Pengampu

Prof. Dr. Frida Ulfah Ermawati, M.Sc.

Dr. Rohim Aminullah Firdaus, S.Pd, M.Si

Minggu Ke-

Kemampuan akhir tiap tahapan belajar
(Sub-PO)

Penilaian

Bantuk Pembelajaran,

Metode Pembelajaran,

Penugasan Mahasiswa,

 [ Estimasi Waktu]

Materi Pembelajaran

[ Pustaka ]

Bobot Penilaian (%)

Indikator

Kriteria & Bentuk

Luring (offline)

Daring (online)

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

1

Minggu ke 1

Mahasiswa mampu menelaah konsep dasar mekanika kuantum, paket gelombang, dan partikel bebas secara kritis untuk menjelaskan perbedaan pendekatan klasik dan kuantum.

Mampu menyusun argumentasi ilmiah yang logis mengenai pentingnya mekanika kuantum serta menjelaskan konsep paket gelombang dan partikel bebas berdasarkan referensi yang relevan.

 Kriteria:

Mahasiswa akan mendapatkan nilai penuh jika memenuhi indikator penilaian


Bentuk Penilaian :
Aktifitas Partisipasif		 Ceramah, diskusi
3x50 menit		 Ceramah, diskusi
3x50 menit		 Materi: Ch1
Pustaka: Merzbacher, E., Quantum Mechanics 2nd Edition, John Wiley & Sons. Inc., USA, 1976
Materi: ch1
Pustaka: Griffiths, D.J., Schroeter, D.F., 2018, Introduction to quantum mechanics, Cambridge University press		 3%

2

Minggu ke 2

dan persamaan Schrödinger Mahasiswa mampu menjelaskan makna fisik fungsi gelombang dan menerapkan persamaan Schrödinger pada sistem kuantum sederhana.

Mampu Menunjukkan ketepatan dalam menjelaskan fungsi gelombang dan menggunakan persamaan Schrödinger untuk menyelesaikan persoalan dasar sistem kuantum.

 Kriteria:

Mahasiswa akan mendapatkan nilai penuh jika memenuhi indikator penilaian


Bentuk Penilaian :
Aktifitas Partisipasif, Penilaian Hasil Project / Penilaian Produk		 Ceramah, diskusi
3x50 menit		 Ceramah, diskusi
3x50 menit		 Materi: Ch1
Pustaka: Merzbacher, E., Quantum Mechanics 2nd Edition, John Wiley & Sons. Inc., USA, 1976
Materi: persamaan schrodinger
Pustaka: Shankar, Principles of Quantum Mechanics: Plenum press, Newyork, 1994		 3%

3

Minggu ke 3

Mahasiswa mampu menganalisis hubungan besaran fisika, operator, dan energi kuantisasi dalam sistem kuantum.

kuantum. Menunjukkan ketepatan dalam menjelaskan hubungan observabel, operator, dan tingkat energi kuantisasi pada sistem kuantum.

 Kriteria:

Mahasiswa akan mendapatkan nilai penuh jika memenuhi indikator penilaian


Bentuk Penilaian :
Aktifitas Partisipasif		 Ceramah, diskusi
3x50 menit		 Ceramah, diskusi
3x50 menit		 Materi: ch1
Pustaka: Griffiths, D.J., Schroeter, D.F., 2018, Introduction to quantum mechanics, Cambridge University press
Materi: ch1
Pustaka: Shankar, Principles of Quantum Mechanics: Plenum press, Newyork, 1994		 3%

4

Minggu ke 4

Mahasiswa mampu menganalisis model osilator harmonik kuantum dan karakteristik tingkat energinya.

Menunjukkan ketepatan dalam menjelaskan model osilator harmonik kuantum dan menentukan karakteristik tingkat energinya.

 Kriteria:

Mahasiswa akan mendapatkan nilai penuh jika memenuhi indikator penilaian


Bentuk Penilaian :
Aktifitas Partisipasif		 Ceramah, diskusi
3x50 menit		 Ceramah, diskusi
3x50 menit		 Materi: osilator
Pustaka: Griffiths, D.J., Schroeter, D.F., 2018, Introduction to quantum mechanics, Cambridge University press
Materi: fungsi eigen
Pustaka: Merzbacher, E., Quantum Mechanics 2nd Edition, John Wiley & Sons. Inc., USA, 1976		 4%

5

Minggu ke 5

Mahasiswa mampu menganalisis konsep momentum angular, spin, dan prinsip Pauli pada sistem kuantum.

Mampu Menunjukkan ketepatan dalam menjelaskan momentum angular, spin, dan penerapan prinsip Pauli pada sistem kuantum.

 Kriteria:

Mahasiswa akan mendapatkan nilai penuh jika memenuhi indikator penilaian


Bentuk Penilaian :
Aktifitas Partisipasif		 Ceramah, diskusi
3x50 menit		 Ceramah, diskusi
3x50 menit		 Materi: momentum
Pustaka: Griffiths, D.J., Schroeter, D.F., 2018, Introduction to quantum mechanics, Cambridge University press
Materi: momentum angula
Pustaka: Shankar, Principles of Quantum Mechanics: Plenum press, Newyork, 1994		 4%

6

Minggu ke 6

Mahasiswa mampu menerapkan metode variasi untuk memperkirakan energi keadaan dasar suatu sistem kuantum.

Mampu Menunjukkan ketepatan dalam menggunakan metode variasi untuk memperoleh pendekatan energi keadaan dasar suatu sistem kuantum.

 Kriteria:

Mahasiswa akan mendapatkan nilai penuh jika memenuhi indikator penilaian


Bentuk Penilaian :
Penilaian Hasil Project / Penilaian Produk		 Ceramah, diskusi, penugasan
3x50 menit		 Ceramah, diskusi, penugasan
3x50 menit		 Materi: metode variasi
Pustaka: Shankar, Principles of Quantum Mechanics: Plenum press, Newyork, 1994
Materi: evaluasi nilai harapan
Pustaka: Griffiths, D.J., Schroeter, D.F., 2018, Introduction to quantum mechanics, Cambridge University press		 4%

7

Minggu ke 7

Mahasiswa mampu menganalisis pendekatan WKB untuk menyelesaikan persoalan kuantum dengan potensial berubah perlahan.

Menunjukkan ketepatan dalam menerapkan aproksimasi WKB untuk menjelaskan perilaku partikel pada potensial berubah perlahan.

 Kriteria:

Mahasiswa akan mendapatkan nilai penuh jika memenuhi indikator penilaian


Bentuk Penilaian :
Aktifitas Partisipasif, Penilaian Hasil Project / Penilaian Produk		 Ceramah, diskusi, penugasan
3x50 menit		 Ceramah, diskusi, penugasan
3x50 menit		 Materi: ch8
Pustaka: Griffiths, D.J., Schroeter, D.F., 2018, Introduction to quantum mechanics, Cambridge University press
Materi: wkb
Pustaka: Shankar, Principles of Quantum Mechanics: Plenum press, Newyork, 1994		 4%

8

Minggu ke 8
  1. Mampu melakukan telaah referensi secara kritis dan efektif terhadap fenomena kuantum dan memberikan rasional yang kuat akan pentingnya Mekanika Kuantum
  2. Mampu merumuskan model matematis dan menyelesaikannya untuk fenomena partikel, gelombang, dan partikel-gelombang secara kuantitatif
  3. Mampu menganalisis secara kreatif terhadap perilaku gelombang Schrodinger, Pendekatam WKB, Atom Hidrogen, Hamburan Elektron dan Dinamika Quantum baik secara induktif maupun deduktif

Mahasiswa dapat menyelesaikan soal UTS yang diberikan
Bentuk Penilaian :
Penilaian Hasil Project / Penilaian Produk, Praktik / Unjuk Kerja, Tes		 UTS
2x50 menit		 UTS
2x50 menit		 Materi: Ch3-8
Pustaka: Eric D’Hoker, Quantum Physics, Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, CA 90095, USA, 2012
Materi: ch1-8
Pustaka: Griffiths, D.J., Schroeter, D.F., 2018, Introduction to quantum mechanics, Cambridge University press		 20%

9

Minggu ke 9

Mahasiswa mampu menganalisis karakteristik sistem multipartikel kuantum, termasuk simetri fungsi gelombang.

Menunjukkan ketepatan dalam menjelaskan sifat sistem multipartikel dan simetri fungsi gelombangnya.

 Kriteria:

Mahasiswa akan mendapatkan nilai penuh jika memenuhi indikator penilaian


Bentuk Penilaian :
Aktifitas Partisipasif		 Ceramah, diskusi, penugasan
3x50 menit		 Ceramah, diskusi, penugasan
3x50 menit		 Materi: ch5
Pustaka: Griffiths, D.J., Schroeter, D.F., 2018, Introduction to quantum mechanics, Cambridge University press		 3%

10

Minggu ke 10

Mahasiswa mampu menjelaskan konsep Quantum Stirling Engine berbasis model potensial satu dimensi, menganalisis perubahan energi dan efisiensi pada sistem dengan banyak keadaan kuantum (multi-state), serta membandingkannya dengan mesin Stirling klasik.
  1. Mampu menjelaskan analogi antara mesin Stirling klasik dan mesin Stirling kuantum.
  2. Mampu mengidentifikasi dua proses isotermal dan dua proses isokhorik dalam siklus Stirling kuantum.
  3. Mampu menganalisis penerapan Quantum Stirling Engine dalam pengembangan teknologi energi efisien
 Kriteria:

Mahasiswa akan mendapatkan nilai penuh jika memenuhi indikator penilaian


Bentuk Penilaian :
Aktifitas Partisipasif, Praktik / Unjuk Kerja		 Ceramah, diskusi, penugasan LKM
3x50 menit		 Ceramah, diskusi, penugasan
3x50 menit		 Materi: mesin ericsson
Pustaka: Enock, O., Emmanuel, U., Oghenetega, A., 2020, The efficiency of simple Quantum Engine Stirling and Ericsson cycle, arXiv preprint arXiv:2010.01581.
Materi: mesin ericsson
Pustaka: Kosloff, R. Quantum Thermodynamics: A Dynamical Viewpoint. Entropy 2013, 15, 2100-2128. https://doi.org/...		 7%

11

Minggu ke 11

Mahasiswa mampu menjelaskan konsep dasar mekanika kuantum yang mendasari komputasi kuantum.

Menunjukkan ketepatan dalam menjelaskan konsep qubit, superposisi, dan pengukuran sebagai dasar komputasi kuantum.

 Kriteria:

Mahasiswa akan mendapatkan nilai penuh jika memenuhi indikator penilaian


Bentuk Penilaian :
Aktifitas Partisipasif

Materi: mekanika kuantum komputasi
Pustaka: Nielsen, M. A., & Chuang, I. L. (2010). Quantum computation and quantum information (10th Anniversary ed.). Cambridge University Press.
Materi: mesin stirling
Pustaka: Enock, O., Emmanuel, U., Oghenetega, A., 2020, The efficiency of simple Quantum Engine Stirling and Ericsson cycle, arXiv preprint arXiv:2010.01581.		 2%

12

Minggu ke 12

Mahasiswa mampu menganalisis prinsip dasar algoritma kuantum dan keunggulannya dibandingkan algoritma klasik.

Mampu mengembangkan model matematis teori gelombang Schrodinger, Pendekatan WKB secara logis dan kreatif menggunakan TIK

 Kriteria:

Menunjukkan ketepatan dalam menjelaskan prinsip dasar algoritma kuantum dan relevansinya terhadap komputasi modern.


Bentuk Penilaian :
Aktifitas Partisipasif		 Ceramah, diskusi, penugasan
3x50 menit		 Ceramah, diskusi, penugasan
3x50 menit		 Materi: postulat mekanika
Pustaka: Nielsen, M. A., & Chuang, I. L. (2010). Quantum computation and quantum information (10th Anniversary ed.). Cambridge University Press.		 2%

13

Minggu ke 13

Mahasiswa mampu menganalisis prinsip dasar algoritma kuantum dan keunggulannya dibandingkan algoritma klasik.

Menunjukkan ketepatan dalam menjelaskan prinsip dasar algoritma kuantum dan relevansinya terhadap komputasi modern.

 Kriteria:

Mahasiswa akan mendapatkan nilai penuh jika memenuhi indikator penilaian


Bentuk Penilaian :
Aktifitas Partisipasif		 Ceramah, diskusi, penugasan
3x50 menit		 Ceramah, diskusi, penugasan
3x50 menit		 Materi: struktur dasar algoritma kuantum
Pustaka: Nielsen, M. A., & Chuang, I. L. (2010). Quantum computation and quantum information (10th Anniversary ed.). Cambridge University Press.		 3%

14

Minggu ke 14

Mahasiswa mampu menjelaskan konsep entanglement dan prinsip dasar teleportasi kuantum.

Menunjukkan ketepatan dalam menjelaskan keterkaitan entanglement dengan proses teleportasi kuantum.

 Kriteria:

Mahasiswa akan mendapatkan nilai penuh jika memenuhi indikator penilaian


Bentuk Penilaian :
Aktifitas Partisipasif		 Ceramah, diskusi, penugasan
3x50 menit		 Ceramah, diskusi, penugasan
3x50 menit		 Materi: entanglement
Pustaka: Nielsen, M. A., & Chuang, I. L. (2010). Quantum computation and quantum information (10th Anniversary ed.). Cambridge University Press.		 4%

15

Minggu ke 15

Mahasiswa mampu menganalisis protokol teleportasi kuantum dan implementasinya dalam komunikasi kuantum.

Mampu mengomunikasikan Hamburan Elektron secara logis dan kreatif menggunakan TIK

 Kriteria:

Menunjukkan ketepatan dalam menjelaskan tahapan protokol teleportasi kuantum dan penerapannya dalam komunikasi kuantum.


Bentuk Penilaian :
Aktifitas Partisipasif, Tes		 Ceramah, diskusi, penugasan
3x50 menit		 Ceramah, diskusi, penugasan
3x50 menit		 Materi: protokol teleportasi
Pustaka: Nielsen, M. A., & Chuang, I. L. (2010). Quantum computation and quantum information (10th Anniversary ed.). Cambridge University Press.		 4%

16

Minggu ke 16
  1. Mampu menganalisis secara kreatif terhadap perilaku gelombang Schrodinger, Pendekatam WKB, Atom Hidrogen, Hamburan Elektron dan Dinamika Quantum baik secara induktif maupun deduktif
  2. Mampu mengomunikasikan secara logis dan kreatif dalam teori gelombang Schrodinger, Pendekatam WKB, Atom Hidrogen, Hamburan Elektron dan Dinamika Quantum secara kualitatif dan kuantitatif

Mahasiswa dapat menyelesaikan masalah mekanika kuantum

 Kriteria:

Mahasiswa akan mendapatkan nilai penuh jika memenuhi indikator penilaian


Bentuk Penilaian :
Tes		 UAS
2x50 menit		 UAS
2x50 menit		 Materi: komputasi
Pustaka: Nielsen, M. A., & Chuang, I. L. (2010). Quantum computation and quantum information (10th Anniversary ed.). Cambridge University Press.
Materi: mesin kuantum
Pustaka: Enock, O., Emmanuel, U., Oghenetega, A., 2020, The efficiency of simple Quantum Engine Stirling and Ericsson cycle, arXiv preprint arXiv:2010.01581.		 30%



Rekap Persentase Evaluasi : Case Study

No Evaluasi Persentase
1. Aktifitas Partisipasif 37%
2. Penilaian Hasil Project / Penilaian Produk 14.17%
3. Praktik / Unjuk Kerja 10.17%
4. Tes 38.67%
100%

Catatan

  1. Capaian Pembelajaran Lulusan Program Studi (PLO - Program Studi) adalah kemampuan yang dimiliki oleh setiap lulusan Program Studi yang merupakan internalisasi dari sikap, penguasaan pengetahuan dan ketrampilan sesuai dengan jenjang prodinya yang diperoleh melalui proses pembelajaran.
  2. PLO yang dibebankan pada mata kuliah adalah beberapa capaian pembelajaran lulusan program studi (CPL-Program Studi) yang digunakan untuk pembentukan/pengembangan sebuah mata kuliah yang terdiri dari aspek sikap, ketrampulan umum, ketrampilan khusus dan pengetahuan.
  3. Program Objectives (PO) adalah kemampuan yang dijabarkan secara spesifik dari PLO yang dibebankan pada mata kuliah, dan bersifat spesifik terhadap bahan kajian atau materi pembelajaran mata kuliah tersebut.
  4. Sub-PO Mata kuliah (Sub-PO) adalah kemampuan yang dijabarkan secara spesifik dari PO yang dapat diukur atau diamati dan merupakan kemampuan akhir yang direncanakan pada tiap tahap pembelajaran, dan bersifat spesifik terhadap materi pembelajaran mata kuliah tersebut.
  5. Indikator penilaian kemampuan dalam proses maupun hasil belajar mahasiswa adalah pernyataan spesifik dan terukur yang mengidentifikasi kemampuan atau kinerja hasil belajar mahasiswa yang disertai bukti-bukti.
  6. Kreteria Penilaian adalah patokan yang digunakan sebagai ukuran atau tolok ukur ketercapaian pembelajaran dalam penilaian berdasarkan indikator-indikator yang telah ditetapkan. Kreteria penilaian merupakan pedoman bagi penilai agar penilaian konsisten dan tidak bias. Kreteria dapat berupa kuantitatif ataupun kualitatif.
  7. Bentuk penilaian: tes dan non-tes.
  8. Bentuk pembelajaran: Kuliah, Responsi, Tutorial, Seminar atau yang setara, Praktikum, Praktik Studio, Praktik Bengkel, Praktik Lapangan, Penelitian, Pengabdian Kepada Masyarakat dan/atau bentuk pembelajaran lain yang setara.
  9. Metode Pembelajaran: Small Group Discussion, Role-Play & Simulation, Discovery Learning, Self-Directed Learning, Cooperative Learning, Collaborative Learning, Contextual Learning, Project Based Learning, dan metode lainnya yg setara.
  10. Materi Pembelajaran adalah rincian atau uraian dari bahan kajian yg dapat disajikan dalam bentuk beberapa pokok dan sub-pokok bahasan.
  11. Bobot penilaian adalah prosentasi penilaian terhadap setiap pencapaian sub-PO yang besarnya proposional dengan tingkat kesulitan pencapaian sub-PO tsb., dan totalnya 100%.
  12. TM=Tatap Muka, PT=Penugasan terstruktur, BM=Belajar mandiri.