2015 Fiscal Year Research-status Report
量子力学的光・テラヘルツ波受信回路の非線形確率微分方程式による記述とモデリング
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15K06075
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| Research Institution | Hiroshima City University |
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Principal Investigator |
藤坂 尚登 広島市立大学, 情報科学研究科, 教授 (30305784)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
桑田 精一 広島市立大学, 情報科学研究科, 講師 (80275403)
田中 輝雄 広島市立大学, 情報科学研究科, 教授 (80227149)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 多粒子量子系 / 確率過程量子化 / 確率微分方程式 / 多素子検波器 / 電子波フィルタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光・テラヘルツ波を用いた通信・センシングシステムを構成するブロックの多くに量子力学的現象を応用すると，システムの高性能化を達成できる．受信部において，検波器等の内部電子の状態は波動方程式を用いて記述されるのに対して，単電子トンネリングデバイスを応用する復調・復号回路の内部電子は粒子として表現される．
本研究の目的は，１．検波器等の内部電子を復調・復号回路に合わせて古典粒子と見なし，電子間相互作用を考慮して電子の運動を記述する非線形確率常微分方程式を導出すること，すなわち確率過程量子化を確立すること，２．確立した確率過程量子化を用いて導出した方程式から検波器等の回路シミュレータ用モデルを作成し，復調・復号回路ブロックと統合した受信器のシミュレータを制作することである．
平成２７年度は上記１を達成するために，１ー（１）検波器と周波数弁別フィルタの物理構造の確定，１ー（２）検波器内電子の波動関数の導出とその評価，１ー（３）相互作用のある複数粒子から成る量子系に対して確率過程量子化の理論を確立することを計画した．
１ー（１）に関しては，検波器と周波数弁別フィルタを階段型静的ポテンシャルにより近似し，現実的かつ１ー（２）および平成２８年度に計画している項目の実行が容易な構造を決定した．１ー（２）に関しては，購入した数式処理ソフトウエアを用いて実施した．１ー（３）は年度当初にほぼ確立でき，理論の確かさを計算機実験により確認した．
１ー（２），１ー（３），および，平成２８年度に計画している項目との成果を統合し，受信機内部ブロックの確率過程量子化を行うことが平成２８年度に計画している主な実施項目である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要に述べたように，１ー（１），（２），および（３）を実施した．１ー（１）は１ー（２）および平成２８年度計画項目の対象となるモデルである．１ー（２）については，１ー（１）の成果を対象として，数式処理ソフトウエアを援用し解析的に波動関数を得ることができた．解析的救解の道筋を理論的に検証し，成果の正当性を確認した．１ー（２）の成果は研究実績の概要に述べた目的２を達成するための中間成果物であるので学会発表は行わない．１ー（３）では，結果が解析的に予測できるモデルに確立した理論を適用し，予測と適用結果がほぼ一致することを確認した．１ー（３）において確立した確率過程量子化とその適用結果を査読付きワークショップに投稿・発表し，第三者である査読者および聴講者による精査を通過することができた．
以上により，平成２７年度の実施項目はほぼ計画通り進展したと言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も交付申請書に記載した「研究実施計画」に従って研究を進める．
平成２８年度は，１ー（４）として研究実績の概要１ー（１）に述べた周波数弁別フィルタ内電子の波動関数の導出とその評価を行う．次に，１ー（２）および１ー（４）の成果と１ー（３）を統合し，研究実績の概要に述べた目的１を達成する．
平成２８年度の計画が予定通りに進展すれば，その成果を用いて２９年度に光・テラヘルツ波を通信・センシングシステムのシミュレータを構築する．
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| Causes of Carryover |
予定額の３％弱の繰越である．数式処理ソフトウエアおよび書籍等を計画時の見積りより安価に購入できたためである．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
３％弱であるので特に大きな使途計画の変更はないが，研究の進捗に遅れが生じた場合の研究補助員の人件費などとして有効活用する．
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