Politecnico di Torino
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Anno Accademico 2007/08
01LICIT
Sistemi quantistici con due stati e loro circuiti equivalenti
Dottorato di ricerca in Ingegneria Elettronica E Delle Comunicazioni - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Civalleri Pier Paolo ORARIO RICEVIMENTO     30 0 0 0 2
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
*** N/A ***    
Obiettivi dell'insegnamento
La legge di Moore asserisce che il numero di transistori che può essere economicamente collocato su un chip aumenta esponenzialmente nel tempo, raddoppiando all'incirca ogni due anni. Essa è stata verificata sperimentalmente sinora nel corso di diversi decenni e si ritiene che essa possa mantenere la propria validità in futuro sin quando non vengano raggiunte le dimensioni atomiche. Nel momento presente essa suggerisce che vengano raggiunte, entro 10 o 20 anni, le dimensioni molecolari, dando luogo alla progressiva sostituzione della microtecnologia con la nanotecnologia. Questa riduzione nell'ordine di grandezza sarà assai meno indolore delle precedenti, in quanto comporterà un radicale cambiamento nel modo di concepire i circuiti elettronici: la descrizione classica, quando ci si avvicini a dimensioni dell'ordine delle decine di nanometri, deve essere sostituita da quella quantistica. Inoltre il concetto stesso di circuito elettronico è destinato a cambiare: i componenti elementari, oggi costituiti da multipoli interconnessi per mezzo di conduttori metallici, saranno sostituiti da strutture molecolari interagenti fra loro attraverso e con l'ambiente esterno attraverso campi elettromagnetici. Diventa allora di importanza fondamentale, per ciascun componente, definire porte classiche, il cui stato elettrico possa rappresentarsi in termini di tensioni e correnti o di onde incidenti e riflesse, e collegare tale descrizione a quella quantistica del componente. Il corso sviluppa questo concetto appoggiandosi su un esempio semplice, che consente una trattazione matematica di natura puramente algebrica. Si considera una particella dotata di spin, immersa in un campo magnetico costante che funge da polarizzazione e in un piccolo campo magnetico trasversale che rappresenta il segnale; la particella immersa nel campo magnetico di polarizzazione definisce un sistema a due stati, in relazione ai due possibili versi dello spin rispetto al campo magnetico; l'aggiunta del segnale determina uno spostamento dei livelli energetici che si traduce in un aumento della dissipazione nell'intorno del livello più basso, in una sua riduzione nell'intorno di quello più alto; questa riduzione determina una immissione di energia nel piccolo segnale e pertanto un'amplificazione. La trattazione dettagliata del problema consente di rappresentare il sistema quantistico, quale appare ai terminali classici, mediante semplici circuiti equivalenti che consentono il calcolo di tutte le grandezze che interessano la descrizione circuitale. Dal punto di vista concettuale, viene messo in evidenza il fatto che l'amplificazione di potenza implica che si operi nell'ambito di un sistema dissipativo e si illustra pertanto la descrizione quantistica dell'interazione fra il sistema descritto e l'ambiente circostante.
Programma
Richiami di meccanica quantistica ' Dispositivi quantistici binari ' Definizione classica della cella ' Dinamica classica della cella ' Definizione quantistica della cella ' Dinamica quantistica della cella chiusa ' Dinamica quantistica della cella aperta ' Dinamica quantistica nello spazio di Liouville ' Potenza dissipata ' Analisi di piccolo segnale ' Sintesi dei circuiti equivalenti.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma provvisorio per l'A.A.2007/08
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