双stub介观环结构中的电子输运特征

采用量子波导理论研究了双stub介观环结构中电子输运特性。结果表明电子透射系数随stub的长度和环的大小而周期地振动,对环的周长和stub的长度做适当的调整,能使电子输运达到100%。并且比较了单stub介观环结构和双stub介观环结构对电子输运的影响,发现双stub的介观环结构对电子输运调制要比单stub介观环结构好。理论研究不仅对基础物理而且对量子器件研究均有重要意义。     

电子相位相干时间

本期《物理双月刊》的“介观物理”专集中，马中水教授的《介观物理基础和近期发展几个方面的简单介绍》是一篇力作．该文对介观系统、介观物理的基础概念、介观物理发展的来龙去脉，以及近几年来介观物理领域因结合纳米科技而发展出来的新课题，做了非常全面性的介绍．这篇文章值得想要进入介观物理领域的研究生、博士后研究，以及已经在该领域从事某些课题研究的学者，仔细研读．马教授的文章，集中于讨论介观体系的（低温量子）电子传输性质．     

热克尔态下介观LC电路的量子涨落

基于介观电容可看作介观隧道结的物理事实，利用旋波近似方法，对介观LC电路进行量子化处理，量子化后介观LC电路系统等效为一个克尔系统.再利用热场动力学理论方法 研究了介观LC电路在有限温度时热克尔态下电荷和磁通的量子涨落，并对结果进行了讨 论. 关键词： 介观LC电路 热克尔态 量子涨落     

相干介观系统中散粒噪声的Monte Carlo模拟方法研究

根据电荷通过低温量子导体时具有的二项分布导致散粒噪声这一结论,结合Landauer电流公式的物理内涵建立了相干介观系统中的散粒噪声模型,并通过Monte Carlo模拟方法产生了散粒噪声时间序列.介观系统中散粒噪声的抑制来源于电子输运时的相关性,传输本征值双峰分布导致量子混沌腔和无序金属中的散粒噪声抑制.根据这两个结论,通过Monte Carlo模拟定性地分析了传输本征值分布与电子输运相关性之间的关系. 关键词： 散粒噪声 Landauer公式 介观系统     

介观金属双环系统中的持续电流和量子能谱

基于电荷的不连续性,对处于外磁场中的介观双环系统进行量子化.假设系统在电荷表象中具有变换的对称性,通过求解电流和Hamilton算符的本征值方程,给出介观金属环互感系统中的量子电流和能谱关系;分析和研究了介观金属环中量子电流和能谱的性质.结果表明,持续电流和量子能谱不仅与外磁场、介观双环参数有关,而且还明显地依赖于电荷的量子化性质.     

介观多环耦合系统中的量子电流增强效应

基于电荷具有离散性的事实对介观电路进行量子化，以介观三环为例研究多环耦合系统中的量子电流增强效应.结果表明，量子电流增强效应不仅存在于耦合双环系统中，而且在金属多环系统中也存在. 关键词： 介观电路 耦合系统 量子电流 增强效应     

介观物理系统中的噪声

描述了介观物理系统中噪声的研究现况. 对热噪声和散粒噪声的物理起源做了详细介绍，热噪声是系统的能态占据数发生涨落引起的，而散粒噪声源于载流子传输的微粒特性. 还介绍了研究噪声的主要理论——散射理论，并给出了其在马鞍形半导体量子线和铁磁/绝缘体/半导体双异质结两种介观系统中的应用，指出了噪声研究的实际物理意义. 关键词： 介观物理 热噪声 散粒噪声 散射理论     

介观体系和介场物理

20世纪 80年代初中期开始兴起的介观物理是凝聚态物理中人们十分关注的研究领域 ,“介观”一词大家已听得很多了 .一段时间以来 ,常读到介观尺度是由电子非弹性散射平均自由程决定的说法 ,觉得不太确切 .想到这一说法可能和我早先发表在《物理》杂志的文章[1] ,以及我们主编的《介观物理》一书第一版的前言[2 ] 有关 ,特写此短文说明 .这里的说明也许仍有不妥之处 ,请读者指正 .1　介观尺度介观体系的大小是由介观尺度来刻划的 .介观尺度是载流子保持相位记忆的长度 ,一般记为Ｌφ,称为退相位长度 .相位记忆的丢失源于载流子的非弹性散射 ,…     

声子库的量子态对介观电路量子特性影响的研究

考虑电子与声子间相互作用,研究了两种声子库纯初始态(正则系综与粒子数态)下耗散介观电路的动力学特性.长时间极限下(t→∞)：当环境处于热平衡态时,电路系统中的电流和电荷的平均值只与电路所处初始量子态中的平均值有关,与环境无关;环境初态为粒子数态时,电荷与电流平均值随时间的演化特性与环境初始处于热平衡态下时完全一样,表明介观电路中的电荷与电流的平均值与环境量子态的某组占有数无关.电路中电流和电荷的量子涨落不仅与系统的初态有关,还与系统所处环境的量子态及温度有关.一般地说,电路系统与环境的纠缠会 关键词： 介观耗散电路 声子库 量子初态 量子态纯度     

固态量子比特的量子测量

文章介绍了作者用介观输运器件[如量子点接触（QPC）或单电子晶体管（SET）]测量固态量子比特的原理和特性，特别着重地介绍了作者最近在处理被测量子比特和介观测量仪器之间的关联方面的新进展。     

Quantum thermodynamics

Quantum thermodynamics is an emerging research field aiming to extend standard thermodynamics and non-equilibrium statistical physics to ensembles of sizes well below the thermodynamic limit, in non-equilibrium situations and with the full inclusion of quantum effects. Fuelled by experimental advances and the potential of future nanoscale applications, this research effort is pursued by scientists with different backgrounds, including statistical physics, many-body theory, mesoscopic physics and quantum information theory, who bring various tools and methods to the field. A multitude of theoretical questions are being addressed ranging from issues of thermalisation of quantum systems and various definitions of ‘work’ to the efficiency and power of quantum engines. This overview provides a perspective on a selection of these current trends accessible to postgraduate students and researchers alike.     

介观和低维体系中值得关注的一些物理问题

本文简单叙述了决定介观体系尺寸的退相位长度的物理含义,以及目前在介观和低维体系中值得关注的几个物理问题。从近期的发展看,退相位时间的低温饱和,二信电子系统的金属－绝缘体相变,正常金属／超导介观体系,准一维体系和分数量子化霍尔效应体系,以及单电子器件及其相关物理问题的研究是应该注意的重要方面。     

从电动力学到量子电动力学：纳米光电子器件

纳米尺度下的光电器件的研制与米、毫米、微米尺度下电子器件或光学器件的研制在基本原理与制造技术上有本质的不同。必须采用量子电动力学和介观物理作为基本原理。在量子电动力学中,光子与电子可以相互转化,光子也可以储存在“空腔”中。光一电转换或光一电一光的转换甚至可以在远小于一个光波的尺度内实现（如100nm以下）。基于大量最新现象发现的启示与推动,产生了一种全新的光予技术：纳米光子技术。在这种全新的纳光子技术中,人们将光子电子的输运与转化联合起来进行考虑,非线性光学获得了长足的发展。微电子技术和概念被大量地推广应用于纳光子技术开发。创新型元件如集成激光器、30dB光放大器、效率为30％的1．55μm滤波器等层出不穷地涌现。纳米技术的研发为信息储存、输运和处理开辟了新的天地。进入21世纪,纳米光子技术研究日新月异。在摩尔经验规律的指导下,不断发展的微电子工业的制造精度已进入100nm领域。大规模应用纳米电子、纳米光子技术的时代已经来临。一些新型的光通讯线路已开始应用纳米光子器件。对公众而言,用于照明的LED只是一个应用实例。报告将结合法国国家纳米研究平台的研发成果来阐述纳米光子学的原理和纳米光子器件发展的趋势。     

Random quantum states: recent developments and applications

We review the methods and use of random quantum states with particular emphasis on recent theoretical developments and applications in various fields. The guiding principle of the review is the idea that random quantum states can be understood as classical probability distributions in the Hilbert space of the associated quantum system. We show how this central concept connects questions of physical interest that cover different fields such as quantum statistical physics, quantum chaos, mesoscopic systems of both non-interacting and interacting particles, including superconducting and spin–orbit phenomena, and stochastic Schrödinger equations describing open quantum systems.     

三臂环中的持续电流

利用量子波导理论研究三臂环中的持续电流.结果表明,输运电流存在时,不含磁场且上、下臂等长的三臂环中仍可以有持续电流出现,而且上臂和下臂中的持续电流是相同的.三臂环的各臂长不等时,三个臂中的持续电流各不相同.我们还发现,即使三臂环和单环的上、下臂比值一样,两个环中的持续电流也明显不同.     

Colloids as model systems for problems in statistical physics

Owing to their mesoscopic length scales, colloidal suspensions provide ideal model systems suitable for addressing many problems in the field of statistical physics. Exemplarily, we highlight the versatile nature of such systems by discussing experiments with stochastic resonance and a practical realization of a recently proposed ratchet cellular automaton.     

Field theory of mesoscopic fluctuations in superconductor-normal-metal systems

Thermodynamic and transport properties of mesoscopic conductors are strongly influenced by the proximity of a superconductor: an interplay between the large scale quantum coherent wave functions in the normal mesoscopic and the superconducting region, respectively, leads to unusual mechanisms of quantum interference. These manifest themselves in both the mean and the mesoscopic fluctuation behaviour of superconductor-normal-metal (SN) hybrid systems being strikingly different from those of conventional mesoscopic systems. After reviewing some established theories of SN quantum interference phenomena, we introduce a new approach to the analysis of SN mesoscopic physics. Essentially, our formalism represents a unification of the quasi-classical formalism for describing mean properties of SN systems on the one hand, with more recent field theories of mesoscopic fluctuations on the other hand. Thus, by its very construction, the new approach is capable of exploring both averaged and fluctuation properties of SN systems on the same microscopic footing. As an example, the method is applied to the study of various characteristics of the single particle spectrum of SNS structures.     

Graph models for waves in thin structures

A brief survey on graph models for wave propagation in thin structures is presented. Such models arise in many areas of mathematics, physics, chemistry and engineering (dynamical systems, nanotechnology, mesoscopic systems, photonic crystals etc). Considerations are limited to spectral problems, although references to works with other studies are provided.     

固体破坏的损伤演化诱致突变现象

固体破坏问题在理论上及实际上均极为重要，是涉及力学，物理学及非线性科学等学科的一个十分复杂基本问题，文章介绍了基于细观非线性动力学模型的研究所取得的进展，发现系统显示一种共性特征，称为演化诱致突变，即演化模式从整体稳定向灾变性模式转变，宏观破坏的样本个性行为，以及宏观性质对细观无序性的敏感性。