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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>>

《广西大学学报(自然科学版)》2011年05期
广西大学学报(自然科学版)

量子化介观RLC并联电路在压缩真空态下的量子涨落

微电子学、纳米电子学和纳米技术的发展,使电路及电子器件日益小型化而达到原子尺度的量级,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。电路的量子化首先始于W.H.Louisell对LC电路量子噪声的讨论[1],近年来,介观物理学的兴起使得在介观尺度范围对元件和电路的量子效应进行研究成为当今学术界的前沿课题,大量文献分别对LC电路[2-3]、RLC电路[4-12]及各种耦合电路[13-14]的量子效应进行了研究。由于并联RLC电路是集成电路中典型而基本的电路,其量子效应自然成为人们重点关注的研究对象,各种情形的并联RLC电路的量子化以及在不同的量子态下的量子效应得到广泛的研究[7-12]。然而,在实际电路特别是在高频信号下,电感支路和电容支路中的电阻效应不能忽略,耗散电阻对电路的量子效应将产生影响。基于这个因素,杨庆怡等[15]提出了一种更具有普遍性的并联RLC电路模型,对所提出的电路模型进行量子...  (本文共4页) 阅读全文>>

《量子电子学报》2009年04期
量子电子学报

普遍意义下介观RLC并联电路的量子化及在真空态下的量子涨落

1引言随着微电子学的发展,在超大规模集成电路中由于元件尺寸趋于介观尺度而需要考虑元件和电路的量子效应。对电路的量子化效应进行研究首先始于Lolnsell[‘】,近年来,由于介观物理学的兴起,使得在介观尺度范围对元件和电路的量子效应进行研究成为当今学术界的前沿课题,大量文献对各种电路【”一‘2]的量子化及电流和电压等正则变量在各种量子态下的量子涨落进行了广泛地研究。并联RLC电路是集成电路中典型而基本的电路,其量子效应自然成为人们研究的对象[4一例。然而,在实际电路中,特别是在高频信号下电感支路和电容支路中的电阻效应不能忽略,耗散电阻对电路的量子效应将产生影响。基于这个原因,我们对这种最具有普遍意义的并联RLC电路的量子化及电流和电压在真空态下的量子涨落进行讨论,并分析耗散电阻对电感支路和电容支路的量子涨落产生的影响。2普遍意义的介观RLC并联电路的量子化具有普遍意义的RLC并联电路如图1所示。其中,Rc和RL分别为电容支路和电感...  (本文共5页) 阅读全文>>

《量子光学学报》2015年03期
量子光学学报

耗散介观RLC串联电路在热真空态下的量子涨落

0引言随着纳米电子学和微电子学的快速发展,电路系统及器件的小型化、复杂化和集成度趋势越来越明显,基本单元电路和器件的尺寸不断缩小,已逐渐推进到介观尺度。在介观尺度下,由于介观电路的尺寸与电子波函数相位的相干长度相当或者小于相干长度,因此必须考虑电路及器件本身的量子效应。20世纪70年代,Louisell通过借鉴对经典谐振子量子化处理的研究方法实现了对无源介观LC电路的量子化工作。在此基础上,人们对介观电路的研究沿着从无源的介观电路到有源的介观电路、从单一网孔的介观电路到双网孔乃至多网孔的介观电路、从单一状态到多种状态等这一由简到繁的路径展开探索[1]。且文献[2-5]分别对LC电路、串联RLC电路、电容耦合电路、电感耦合电路中电荷及电流在多种量子态下的量子涨落进行了广泛地研究。由此可以看出,对介观电路及器件本身量子效应的研究已成为介观物理研究领域中的热点问题。但是文献[2-5]中的大多数研究工作主要聚焦于绝对零温下介观电路的量子...  (本文共6页) 阅读全文>>

《量子电子学报》2015年03期
量子电子学报

耗散介观RLC串并联电路的量子涨落

state;quantum fluctuationl引言随着微电子学和纳米电子学的快速发展,使得人们对电路和元件的研究进入了介观尺度。在介观尺度下,由于介观电路的尺寸与电子波函数相位的相干长度相当或者小于相干长度,就必须考虑电路及器件本身的量子效应。因此,作为徵电子技术发展的原理性基础,建立一套完整的量子理论来研究电路及器件本身的量子效应已经是一项十分迫切的任务[1,2]。在20世纪70年代,Louisell通过借鉴对经典谐振子量子化处理的研究方法实现了对无源介观LC电路的量子化工作。在此基础上,人们对介观电路的研究几乎都是沿着从简单的无耗散到有耗散、从绝对零温到有限温度、从无源到有源、从单一状态到多种状态、从压缩参数为零到某一个值、从器件参数固定到器件参数随时间变化等这一由简到繁的路径进行探索的。文献[3?5]分别对LC电路、电容耦合电路、电感稱合电路中电荷及电流在多种量子态下的量子涨落进行了广泛的研究,但是,实际电路总是存在...  (本文共6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>>