Politecnico di Torino

MSc in Physics of Complex Systems

International route

Year 1

• Advanced Quantum Mechanics and Advanced Numerical Methods
• Elective course (view Full curriculum )
• Probability and Information Theory
• Biophysics or
• Introduction to Data Science
• Advanced experimental physics
• Algorithms for optimization, inference, and learning
• Quantum theory of condensed matter
• Statistical physics

Year 2

• Complex systems: computational aspects and interdisciplinary applications
• Nonlinear physics, dynamical systems, and computational science
• Statistical field theory
• Stochastic processes
• Final project work

National route

Year 1

• Advanced quantum mechanics and quantum statistics
• Fluid dynamics
• Stochastic simulation methods in physics
• Advanced experimental physics or
• Materials and Characterizations for Micro and Nanotechnologies or
• Statistical models
• Algorithms for optimization, inference, and learning
• Quantum theory of condensed matter
• Statistical physics and biophysics

Year 2

• Field theory and critical phenomena
• Inference in biological systems
• Dynamics on Networks or
• Models of physiological systems or
• Optimization for machine learning
• Optimal control and game theory
• Out-of-equilibrium physics
• Final project work

Master Thesis

• The Master Thesis in Physics of Complex Systems must be written in the English language.
• The front page should show the title, the name of the student who submits it, as well as the name of the supervisor(s) and co-supervisors.
• There are no limitations in terms of length or pages
• The MS Thesis presentation typically lasts 15 minutes, followed by 5-minute questions by the evaluation board

What Will You Learn?

Der Masterstudiengang befasst sich mit dem Studium von vier Disziplinen :

• Statistische und Quantenphysik: Sie entwickeln solide Grundlagen zu Konzepten und Methoden der statistischen und Quantenphysik, mit besonderem Schwerpunkt auf Systemen mit vielen Freiheitsgraden und deren Anwendung auf neuartige und künstliche Materialien, und Sie erhalten einen Überblick über die fortschrittlichsten Techniken der Experimentalphysik und Datenanalyse .
• Anwendungen im Ingenieurwesen: Sie studieren die Dynamik von Systemen, insbesondere nichtlineare und fluiddynamische Probleme. Sie lernen auch die Phänomene Chaos und Turbulenz kennen, die wichtigsten physikalisch-chemischen Phänomene weicher Materie in Flüssigkristallen, Polymeren, Membranen, Gelen und körnigen Materialien.
• Informationstechnologie: Sie lernen die Komplexität von Berechnungen kennen und studieren numerische Methoden und Simulationen, sowohl deterministische als auch stochastische, sowie die wichtigsten Algorithmen für kombinatorische Optimierung, statistische Inferenz, maschinelles Lernen und deren Anwendungen.
• Biologische Systeme: Sie lernen die Modellierung und Analyse komplexer Probleme im Bereich der Biologie kennen, die im Rahmen der computergestützten statistischen Physik analysiert werden. Sie erwerben die erforderlichen Fähigkeiten und Kenntnisse in den Bereichen Neurowissenschaften, molekulare und zelluläre Biophysik und Bioinformatik.

Es gibt zwei mögliche Karrierewege: Sie können Ihr Studium mit einem Ph.D.-Programm oder einem spezialisierenden Masterprogramm der zweiten Stufe in Physik oder Ingenieurwissenschaften sowohl in Italien als auch im Ausland fortsetzen.

Alternativ können Sie als Spezialist für die Modellierung und Simulation komplexer Systeme arbeiten. Sie haben die Wahl zwischen zahlreichen Karrieremöglichkeiten in Top-Unternehmen und Forschungszentren, die in multidisziplinären Bereichen tätig sind, wie zum Beispiel:

• Modellierung und Simulation neuartiger Materialien: Sie tragen zur Entdeckung neuer fundamentaler physikalischer Effekte in neuartigen Materialien bei. Gemeinsam mit Experten entwerfen Sie Modelle für Materialien, simulieren ihr Verhalten und optimieren ihre Eigenschaften für moderne Anwendungen.
• Inferenz- und Optimierungsprobleme: Sie werden daran arbeiten, optimale und/oder suboptimale Lösungen für Probleme zu ermitteln, die aus der Sicht der Rechenkomplexität als „unlösbar“ gelten, da sie eine große Anzahl von Einschränkungen oder Interaktionen aufweisen, die oft miteinander konkurrieren und so ein frustrierendes Problem erzeugen.
• Modellierung und Simulation biologischer Systeme: Sie tragen zur Analyse biologischer Daten und zur Entwicklung neuer Medikamente bei (rationales Drug Design).
• Modellierung und Simulation stochastischer Prozesse: Sie arbeiten an der Lösung dynamischer Probleme mit großen zufälligen Schwankungen, wie sie beispielsweise bei der Analyse von Finanzmärkten oder der Dynamik turbulenter Flüssigkeiten auftreten können.

How Will You Learn It?

Sie nehmen an Präsenzvorlesungen , praktischen Übungen im Klassenzimmer sowie experimentellen und rechnergestützten Aktivitäten in den in Studentengruppen organisierten Laboren teil.

Das Programm besteht aus zwei parallelen Teilen mit gleichen Zielen und gleicher Struktur, aber unterschiedlichen Merkmalen:

Internationaler Studiengang. Teilweise in Italien und teilweise in Frankreich angesiedelt: an der International School of Advanced Studies (SISSA) und dem International Centre for Theoretical Physics (ICTP) in Triest, am Politecnico in Turin und einem Konsortium aus Sorbonne Université, Université Paris-Cité und Université Paris-Saclay im Großraum Paris. Die Zulassung erfolgt auf Wettbewerbsbasis und es steht nur eine begrenzte Anzahl von Stipendien (etwa 20) zur Verfügung, um die Mobilität der ausgewählten Studenten zu unterstützen. Alle Kurse werden auf Englisch gehalten. Im vierten Semester besuchen Sie ein multidisziplinäres Frühjahrs-College zur Physik komplexer Systeme. Am Ende des Programms erhalten Sie einen doppelten Master of Science-Abschluss (italienische Laurea Magistrale am Politecnico di Torino und französischer M2 an einer der Universitäten in Paris).

Nationaler Studiengang. Vollständig auf Politecnico di Torino basierend, ohne Beschränkung der Zahl der zugelassenen Studenten. Die meisten Kurse werden auf Englisch angeboten, einige wenige auf Italienisch. Ein Semester ist mit dem internationalen Studiengang gemeinsam. Studenten erhalten einen Master of Science-Abschluss (Laurea Magistrale am Politecnico di Torino ).

Im letzten Semester jedes Tracks arbeiten Sie an einem Abschlussprojekt in einer Forschungsgruppe an einer Institution Ihrer Wahl.