Dinâmica de células de pontos quânticos acopladas

Abstract

A proposta desta dissertação de Mestrado orienta-se na construção de um modelo numérico, baseado na solução da equação de Schrödinger, para o estudo da dinâmica de transporte em um conjunto de células de pontos quânticos acopladas lateralmente, que é a base para a construção de Automatos Celulares em dispositivos Quânticos - QCA’s (Quantumdot Cellular Automata). Para tanto, faz uso do modelo em uma dimensão que descreve o comportamento biestável do elétron excedente em uma única célula com dois pontos quânticos acoplados. Também promove o acoplamento lateral entre essas células pelo uso da forma integral da Equação de Poisson no cálculo de potenciais eletrostáticos para a construção de circuitos mais complexos. Este estudo, além de permitir a descrição do comportamento e a avaliação do desempenho (tempo para a estabilidade, resposta em freqüência) de tais circuitos, chega à análise da transmissão de informações binárias para arranjos de células acopladas. Em paralelo, também é possível avaliar os modelos numéricos utilizados e desenvolver estratégias de otimização para a melhoria dos processos computacionais envolvidos. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

This Master Degree dissertation presents a numerical model, based on Schrödinger’s equation, to study the dynamical transport on laterallycoupled quantum dot cells. Those cells are the basis for constructing Quantum-dot Cellular Automata (QCA). A simple one-dimensional model was used for the wavefunction dynamic analysis and a simple numerical scheme for solving electrostatic potentials was developed. Behavior prediction and performance evaluation (i.e. settling time, frequency response) have been obtained. The developed simulation strategy allows the calculation of state transit times along chains of coupled quantum dots cells. The numerical algorithm was implemented in a MATLAB code for better performance, by using optimization strategies like array mathematics, variable’s pre-allocation, minimization of “for” loops, allowing the simulation of even more complex QCA’s arrays.