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2017 年度 実績報告書

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

研究課題

研究課題/領域番号 15K06075
研究機関広島市立大学

研究代表者

藤坂 尚登  広島市立大学, 情報科学研究科, 教授 (30305784)

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード多粒子量子系 / 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
研究実績の概要

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.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017

すべて 学会発表 (13件) (うち国際学会 10件)

  • [学会発表] 格子上をランダムウォークする粒子による量子系のモデル化と3端子量子波フィルタのモデル例2018

    • 著者名/発表者名
      早川翔太,藤坂尚登,神尾武司
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会 技術研究報告
  • [学会発表] 確率過程量子化による量子カオスの一考察2018

    • 著者名/発表者名
      松浦圭太,藤坂尚登,福島勝
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会 技術研究報告
  • [学会発表] A Probabilistic Cellular Array Model of Three-Port ElectronWave Filter2018

    • 著者名/発表者名
      S. Hayakawa, H. Fujisaka, and T. Kamio
    • 学会等名
      Proc. of NOLTA2018
    • 国際学会
  • [学会発表] An Indication of Quantum Chaos Based on Stochastic Quantization2018

    • 著者名/発表者名
      K. Matsuura, H. Fujisaka, and M. Fukushima
    • 学会等名
      Proc. of NOLTA2018
    • 国際学会
  • [学会発表] スタブ型電子波フィルタの反射透過特性の数値解析2017

    • 著者名/発表者名
      早川翔太,藤坂尚登,神尾武司
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会 技術研究報告
  • [学会発表] Excitation-Frequency-Dependent Symmetry of Probabilistic Trajectory of A Particle on A Circular Disc2017

    • 著者名/発表者名
      K. Matsuura, H. Fujisaka, and M. Fukushima
    • 学会等名
      Proc. of TJCAS2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Single-Electron Decoder Circuits for Communication Systems Using Photoelectric Effect and Electron Wave Frequency Discrimination2017

    • 著者名/発表者名
      A. Setsuie, S. Hayakawa, H. Fujisaka, and T. Kamio
    • 学会等名
      Proc. of NOLTA2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Stochastic Quantization of a One-Dimensional Multi-Particle System for the Circuit Simulator Model of Photoelectric Terahertz Wave Detectors2017

    • 著者名/発表者名
      I. Nakamura, K. Matsuura, and H. Fujisaka
    • 学会等名
      Proc. of NOLTA2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonlinear Response Theory of Electronic Transport in Graphene2017

    • 著者名/発表者名
      S. Kuwata and H. Fujisaka
    • 学会等名
      Proc. of NOLTA2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Behavior of Excited Interacting Particles Confined in a Quantum Dot2017

    • 著者名/発表者名
      K. Matsuura, H. Fujisaka, and M. Fukushima
    • 学会等名
      Proc. of NOLTA2017
    • 国際学会
  • [学会発表] A Numerical Model of a Frequency Discriminator for Terahertz Sensing and Communication Using Photoelectric Detectors2017

    • 著者名/発表者名
      S. Hayakawa, H. Fujisaka, and T. Kamio
    • 学会等名
      Proc. of NOLTA2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Behavior of the Classical Model of Quantum Multi-particle System in the Rabi-Oscillatory State2017

    • 著者名/発表者名
      K. Matsuura, H. Fujisaka, and M. Fukushima
    • 学会等名
      IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] A Stub-structured Graphenic Frequency discriminator for THz Communication2017

    • 著者名/発表者名
      S. Hayakawa, H. Fujisaka, and T. Kamio
    • 学会等名
      IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks 2017
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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