連続体電磁力学のメソスコピックモデルに関する理論および計算機解析

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07045017
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 本間 利久 北海道大学, 工学部, 教授 (00091497)
• 研究分担者: MAGOS A. ブタペスト工科大学, 準教授 ; IVANYI A. ブタペスト工科大学, 準教授 ; JAKAB L. ブタペスト工科大学, 準教授 ; DEAK P. ブタペスト工科大学, 準教授 ; RICHTER P. ブタペスト工科大学, 教授 ; 川口 秀樹 北海道大学, 工学部, 助手 (90234046) ; 槌本 昌則 北海道大学, 工学部, 助教授 (40207402) ; 小柴 正則 北海道大学, 工学部, 教授 (40101521) ; 武笠 幸一 北海道大学, 工学部, 教授 (00001280) ; 大塚 喜弘 北海道大学, 工学部, 教授 (80029058)
• キーワード: メソスコピック / 量子コンピュータ / 量子細線 / 境界要素法 / ギンツブルク・ランダウ方程式 / 超並列計算機 / 超粒子モデル / 非線形光導波路

研究概要

本年度はメソスコピック領域の物理現象を数値解析的に調べる立場とその現象の工学応用に関する立場から、半導体・超伝導体・プラズマ・誘電体・磁性体について調べた。これらの研究成果の要点は、以下のとおりである。
(1)量子コンピュータの基本原理である量子論理ゲートに実現性とその問題点について調べた。特に、量子コンピュータにおいて重要となるスピンエコー効果に関する量子電気力学の立場から統計力学的エントロピーとアルゴリズムのもつ情報エントロピーとの関係について研究した。
(2)バリスティックな2次元電子系に微細加工を施したときの量子細線における伝導度の量子化、ホール効果の消失および磁場による電子の集中効果現象を調べるために、境界要素法により問題の定式化を行い、その基本的数値特性について検討を行った。
(3)ステップ状の渦糸構造が生じる温度、磁場条件を明らかにするために、時間依存型ギンツブルグ・ランダウ方程式を解析し、層状超伝導体の磁束渦糸構造を調べた。また、欠陥が存在するときの層状超伝導体のメソスコピック磁束ピンニング特性を明らかにした。
(4)核融合プラズマ現象を調べるための超粒子モデルを用いて、電子2流体不安定性を並列計算機により解明し、超粒子モデルがメソスコピックプラズマに対しても有効であることが確認され、今後磁化プラズマにもこのモデルを適用する。
(5)光強度依存型屈折率の非線型光導波路において、光パルス、空間・時間ソリトン、連続光波ビームの伝播現象を統一的に扱える非線形波動方程式を構成し、有限要素法により、非線形グラッドをもつ線形コア光ファイバのモード及びビーム伝播特性を解析した。
(6)3次元薄層シールド磁性体の解析を行うために表面インピーダンス法を導入し、境界要素法と有限要素法の結合法により、精度の良いシールド係数を、種々の周波数領域とシールド形状に対して求めた。

研究成果

• [文献書誌] H.Igarashi and T.Honma: "An Analysis of Thin Magnetic Materials Using Hypersingular Integral Equations" IEEE Transaction on Magnetism. 32[3]. 682-685 (1996)
• [文献書誌] H.Igarashi,Y.Mizuyama and T.Honma: "A Boundary Element Analysis of Transmissionline Parameters Using Singular Elements" IEEE Transaction on Magnetism. 32[3]. 686-689 (1996)
• [文献書誌] Y.Otsuka,M.Kamada and S.Tanaka: "Correlation-induced Spectral Changes Dependent upon Spatiotemporal Interference Effects" Optical Review. 3[3]. 153-160 (1996)
• [文献書誌] Y.Otsuka: "Spectrum Invariance for a Particular Class of Optical Fields Propagated in Far Zone" Optical Review. 5. 347-351 (1996)
• [文献書誌] H.Arimoto and Y.Otsuka: "Effects of Spatial Coherence and Dispersive Diffraction on Spectral Changes" Optical Review. 3[6B]. 501-504 (1996)
• [文献書誌] E.Hatta and K.Mukasa: "Electron Tunneling into Thin Film of Antimoy" Solid State Communications. 98[4]. 293-296 (1996)
• [文献書誌] E.Hatta J.Nagao and K.Mukasa: "Tunneling Through a Narrow-gap Semiconductor with Different Conduction-and Valence-band Effective Masses" Journal of Applied Physics. 79. 1511-1514 (1996)
• [文献書誌] Y.Tsuji and M.Koshiba: "A Finite Element Beam Propagation Method for Strongly Guiding and Longitudinally Varying Optical Waveguide" Journal of Lightwave Technology. 14[2]. 217-222 (1996)
• [文献書誌] Y.Ohkawa,Y.Tsuji and M.Koshiba: "Analysis of Anisotropic Dielectric Grating Diffraction Using the Finite-element Method" Journal of the Optical Society of America A. 13[5]. 1006-1012 (1996)
• [文献書誌] M.Koshiba: "Reduction of Higher Order Effects on Logic Function of Asymmetric Nonlinear Optical Fiber Coupler by Bandwidth Limited Amplification" Journal of Lightwave Technology. 15[2]. 279-287 (1997)
• [文献書誌] M.Tsuchimoto,H.Waki,T.Honma,Y.Itoh,Y.Yanagi,M.Yoshikawa,T.Oka,Y.Yamada and U.Mizutani: "Numerical analysis of magnetization of a bulk high Tc superconductor" IEEE Transaction on Magnetism. 32[3]. 1168-1171 (1996)
• [文献書誌] M.Tsuchimoto and T.Honma: "Numerical Analysis of properties of HTSC Flywheel and HTSC fault current limiter" Nonlinear Electromagnetic Systems. 938-941 (1996)
• [文献書誌] H.Kawaguchi and T.Honma: "Consideration on Numerical Instability of Dirichlet Gauge BEM" IEEE Transaction on Magnetism. 32[3]. 914-917 (1996)
• [文献書誌] H.Kawaguchi,K.Sasaki,H.Itoh and T.Honma: "Numerical study of the thrust mechanism in a two-dimensional MPD thruster" International Journal of Applied Electromagnetics. 6. 351-365 (1996)
• [文献書誌] P.Richter,I.Peczeli,S.Borocz and L.Claudot: "Field Measurement of the Distribution of Fuel Type Contamination in Soil by Fluorescence" Third International Symposium and Exhibition on Environmental Contamination in Central and Easten Europe. (1996)
• [文献書誌] P.I.Richter,I.Peczeli,Sz.Borocz,L.Gazdag,J.Leonelli and T.Dolash: "Field Calibration and Sensitivity Analysis of Coherent Infrared Differential Absorption Lidars" IGARSS'96. (1996)
• [文献書誌] A.Barocsi,L.Jakab,G.Szarvas,P.Richter and I.Szonyi: "Recent Developments and Results in Acousto-optic Signal Processing Systems" Proceedings of the International Society for Optical Engineering. 2754. 21-30 (1996)
• [文献書誌] A.Ivanyi: "Anisotropic field in a Single Sheet Tester" Int.IGTE Symposium on Numerical Field Calculation in Electrical Eng.353-358 (1996)