2017 Fiscal Year Annual Research Report
Description of light and tera-hertz wave quantum-mechanical receiver circuits by nonlinear stochastic differential equation and building their circuit simulator models
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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, 准教授 (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・センシングを行う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は内部電子の状態を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・復号回路は内部電子を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，電子の運動を記述する電子間相互作用を考慮した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行うこと，２．導出した方程式から検波器と周波数弁別フィルタ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，1-(1) 検波器と周波数弁別フィルタの物理構造の決定，1-(2) 検波器内電子の波動関数の導出，1-(3) 相互作用のある複数粒子量子系の確率過程量子化の理論の確立を計画どおり実施した．
平成28年度は主として，2-(1) 周波数弁別フィルタ内複数電子の波動関数の導出，確立した上記の確率過程量子化を2-(2)検波器と2-(3)周波数弁別フィルタに適用して回路シミュレータ用モデルを作成することをほぼ計画どおり実施した．シリコン系半導体以外にグラフェンやカーボンナノチューブを材料に用いた場合も検討した．
平成29年度は主として，3-(1) 2種類の符号方式を仮定した復号回路の単電子回路シミュレータSIMONを用いた設計，シミュレーション，3-(2) 検波器と電子波フィルタのSimulink スケマティックダイアグラムへの実装を実施した．最後に3-(1)(2)を統合したシミュレーションにより受信回路全体の品質を評価した．
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