طراحی تمام جمع کننده حالتهای کوانتومی

کاربرد افزاره های فتونیکی درسیستمهای محاسباتی، از سه دهه پیش، شروع شده و دائماً در حال توسعه و پیشرفت هستند، اما اندازه قطعات فوتونیکی بر محدودیت شکست نور نمی توانند غلبه کنند. ازطرفی دیگر، نرخ انتقال داده ها تا سال 2015 به 10 ترابیت برثانیه خواهد رسید که افزارههای فتونیکی فعلی قادر به تأمین چنین نرخی نمی باشند. بدین منظور به افزاره های نانوفتونیکی نیاز هست تا بر مشکل محدودیت شکست نور غلبه کرده و قادر به تأمین نرخ بالای انتقال اطلاعات باشند. گیت-های نانوفتونیکی بر اساس انتقال انرژی میدان نزدیک نوری بین نقاط کوانتومی مجاور و کنترل انتقال انرژی برانگیخته و میراشدن آن در اثر واهلش بین ترازهای انرژی اکسیتون در نقاط کوانتومی عمل می کنند. نحوه قرارگرفتن ممان های دوقطبی الکتریکی تحریک یافته در نانوذره، در اثر تابش نور فرودی به اندازه، ساختار و شکل نانوذرات بستگی دارد. در فصل اول به بیان مفاهیم نظری، مکانیسم میدان نزدیک نوری و مقایسه آن با امواج میراشونده متداول، پرداخته و هدف از پیدایش آن تشریح می شود. در این راستا، به معرفی و بررسی رفتار زمانی، کارکرد و تحقق فیزیکی گیت های نانوفتونیکی پرداخته و مزیت آن ها نسبت به سایر گیت های فتونیکی متداول بیان می شود. در فصل دوم، به بیان معادلات حاکم بر عمل کرد گیت های نانوفتونیکی و محاسبه ترازهای انرژی اکسیتون پرداخته می شود و معادله شرودینگر برای یافتن تابع پوش حل می شود. درنهایت، دینامیک حالت های کوانتومی یک اکسیتون و دو اکسیتون در نقاط کوانتومی مجاور، بر اساس عمل گر چگالی و رفتار زمانی انتقال انرژی تحریکی و میرایی انرژی ناشی از واهلش اکسیتون بیان می-شوند. در انتهای فصل دوم، کار کرد گیت های نانوفتونیکی and و xor تشریح و رفتار زمانی آن ها شبیه سازی می شوند. تحقق فیزیکی گیت های نانوفتونیکی پیشین در دمای اتاق هنوز به سادگی میسر نیست. بنابراین در فصل سوم، به عنوان نمونه، طرح پیشنهادی در راستای بهبود دمای کاری گیت نانوفتونیکی and، با استفاده از اندرکنش میدان نزدیک نوری بین نقاط کوانتومی gan محبوس در aln، معرفی و تحقق فیزیکی آن در دمای اتاق بحث خواهد شد. در ساختار گیت نانوفتونیکی پیشنهادی، نقاط کوانتومی gan از طریق اندرکنش میدان نزدیک نوری بین ترازهای تشدیدی، در تزویج با یکدیگر و از طریق اندرکنش اکسیتون-فونون با مخزن فونون در تزویج می باشند. درنهایت، با استفاده از معادلات کوپل شده، احتمال اشغال اکسیتون در ترازهای انرژی نقاط کوانتومی و سرعت کارکرد افزاره در دماهای متفاوت، در حالت ماندگار و حالت گذرا بحث خواهد شد. مزیت گیت نانوفتونیکی and پیشنهادی نسبت به گیت های نانوفتونیکی پیشین شامل تحقق فیزیکی گیت در دمای اتاق، افزایش سرعت سوئیچینگ، کاهش حجم افزاره، افزایش قابلیت مجتمع سازی و به طور خلاصه افزایشfom 1 می باشد.