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介观RLC电路的量子化及量子涨落

随着纳米技术和纳米电子学的发展 ,出现了大量有关纳米尺寸电路及单电子器件 .实验结果表明 ,在介观尺度下 ,必须考虑电路和器件的量子效应 .在教学中 ,要想让学生理解量子噪音对系统稳定性及信号精度的影响 ,信号的量子涨落以及电路和器件的量子效应等问题 ,首先要让学生掌握介观电路的量子化问题 .对于LC电路Louiseu[1] 给出了一种量子化方法 ,近来崔元顺[2 ] 给出了该电路在真空态和压缩态下电压、电流的量子涨落 .对于介观RLC电路 ,Dekker[3] 给出了一种量子化方案 .最近顾勇建[4 ] 也给出了一种介观RLC电路的量子化方案 ,其结果导致在t L/R时电荷 ,电流违背测不准原理 .本文将给出一种不违背测不准关系的量子化方法 ,并计算了电荷、电流的量子涨落 .1 经典有源RLC电路量子化方法在经典有源RLC电路中 ,电荷的运动方程为d2 q(t)dt2 +ω20 q(t) +(R/L) dq(t)dt =ε(t...  (本文共5页) 阅读全文>>

《沧州师范学院学报》2012年03期
沧州师范学院学报

量子统计力学与有源介观RLC电路中的量子涨落

由于纳米技术和纳米电子学的飞速发展,人们追求电路与器件小型化的趋势越来越强烈,近年来已达到了原子的量级.显然,当电子输运的尺度达到其两次非弹性碰撞之间的尺度时,人们必须考虑电子的量子效应以及电荷的离散效应.因此,更大规模的集成电路的工作原理应该建立在考虑电荷离散效应的介观电路的量子理论上.早在70年代,Louisell首先讨论了LC电路的量子效应并给出了这一电路的量子噪声;1995年,我国物理学者陈斌等人用涨落耗散定理证明了这一量子噪声在低温下存在于有电阻的LC电路中,并给出了耗散对这一量子噪声的影响.在以上理论中,我们将LC电路的经典运动方程与坐标是电荷的谐振子做类比,然后将其正则量子化.因此,其量子化方法与谐振子的量子化方法相同,没有考虑电荷是量子化的基本事实而将其当作连续变量来处理.事实上,介观电路的量子涨落不仅来源于电子的波动特性而且与电荷的量子化性质密切相关,库仑阻塞就是一个明显的例子.因此,在考虑电荷量子化的前提下如...  (本文共4页) 阅读全文>>

《物理学报》2002年08期
物理学报

介观RLC电路在热真空态下的量子涨落

1 引言随着纳米技术和纳米电子学的发展 ,电路及电子器件日益小型化 ,现在已达到原子尺度的量级[1] .显然 ,当电子的输运尺度达到电子两次非弹性碰撞之间的尺度时 ,必须考虑电路和器件的量子效应 .2 0世纪 70年代Louisell[2 ] 讨论了LC电路的量子效应并给出了这一回路的量子噪声 .近年来 ,人们对LC电路以及RLC电路的量子噪声问题进行了广泛地研究[3— 9] .但是这些研究都没有涉及热噪声的影响 ,也就是说处理的是零温度状态下的态 .实际情况中电路所处的温度一般不是零 .因此 ,研究在有限温度的热噪声真空态下介观电路中电荷和电流的量子涨落在理论上和实验上都是非常有意义的 .文献 [10 ]在热场动力学 (TFD) [11] 理论基础之上 ,用两种方法导出了介观LC电路在热真空态下量子涨落的有关结果 .本文将用TFD[11,12 ] 的方法进一步研究介观RLC电路中电荷和磁通 (电流 )的量子涨落 .发现介观RL...  (本文共3页) 阅读全文>>

《大学物理》2008年09期
大学物理

有源介观RLC电路的量子涨落

随着微电子技术的飞速发展,电路的集成度越来越高,电子器件尺度越来越小,已达到了原子尺寸的量级.实验证明,当电路以及单电荷器件的尺寸小到与电子的相干长度可以比拟时,将出现量子相干效应,电路的经典规律不再成立[1—3].介观电路及电子器件的量子效应已引起物理学家的重视,并成为介观物理研究的一个重要分支.有源介观RLC电路的涨落问题的研究,国内已有大量的成果[4—10],不同的量子理论方法得出结果不尽相同.本文运用路径积分方法求出了RLC电路的波函数,并严格计算了RLC电路的量子涨落,给出了一般结果.1有源RLC电路的量子化一个由电阻R、电感L和电容C串联的RLC电路的运动方程为Lq¨+R·q+qc=E(t)(1)上式中q、·q分别是电荷、电流,E(t)是电源电动势.方程(1)是阻尼振子的方程,通常实用电路都是弱阻尼的,因此,以下只处理弱阻尼情况,即振荡电路.为便于量子化,作正则共轭变换:Q=qeβt,P=(p+βLq)eβt(2)其...  (本文共4页) 阅读全文>>

《江西师范大学学报(自然科学版)》2004年02期
江西师范大学学报(自然科学版)

介观并联RLC电路的量子化及其量子涨落

随着纳米技术和纳米电子学的发展,电路和器件日益小型化,从而必须考虑电路及器件的量子力学效应[1~3],早在20世纪70年代,Louisell[4]就讨论了LC电路量子噪声.近年来,由于介观物理的兴起,又使电路及器件的量子力学效应的研究再次成为热点.人们已分别对LC电路、串联RLC电路、电容耦合电路及电感耦合电路中电荷及电流在各种量子态下的量子涨落进行了广泛的研究[5-9],同上述电路一样,并联RLC电路也是构成大规模集成电路的一个基本电路.文献[14]在对RLC电路进行研究时把电阻R作为一个整体量引入电路,并对该电路量子效应进行了讨论.本文则从电阻产生的物理机制即电子与晶格振动或声子的相互作用出发,把每一模式的声子对应晶格的一种简谐振动,众多振动就形成了谐振子热库,对并联RLC电路进行了量子化,并计算了相应物理量的量子涨落.图1 并联RLC电路1 介观RLC电路的量子化对于图1所示的并联RLC电路,根据Kirchhoff定律[1...  (本文共4页) 阅读全文>>

《南昌大学学报(理科版)》2004年04期
南昌大学学报(理科版)

耗散介观并联RLC电路的量子化及其量子涨落

随着纳米技术和纳米电子学的发展,电路和器件日益小型化,从而必须考虑电路及器件的量子力学效应。早在20世纪70年代,Louisell[1]就讨论了LC电路量子噪声。近年来,由于介观物理的兴起,又使电路及器件的量子力学效应的研究再次成为热点。人们已分别对LC电路、串联RLC电路、电容耦合电路及电感耦合电路中电荷及电流在各种量子态下的量子涨落进行了广泛的研究[2-10]。同上述电路一样,并联RLC电路也是构成大规模集成电路的一个基本电路。文献[11]在对RLC电路进行研究时把电阻R作为一个整体量引入电路,并对该电路量子效应进行了讨论。本文则从电阻产生的物理机制即电子与晶格振动或声子的相互作用出发,把每一模式的声子对应晶格的一种简谐振动,众多振动就形成了谐振子热库,对并联RLC电路进行了量子化,并计算了在不同温度下相应物理量子涨落。1 介观RLC电路的量子化对于附图所示的并联RLC电路,根据Kirch hoff定律[12],其经典运动方...  (本文共4页) 阅读全文>>