Функції перемикання квантових комірок

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 14Следующая ⇒

Для використання в архітектурі КА, поляризація однієї комірки повинна бути сильно пов'язана з поляризацією сусідніх клітин. Розглянемо випадок двох сусідніх комірок, показаних на вставці на рис 4.2, а. Припустимо, що фіксуємо розподіл заряду в правій комірці, позначеної як комірка 2. Вважаємо, що комірка 2 має поляризацію , і що щільність заряду в центрі незначна, тобто це означає, щільність заряду повністю визначається поляризацією. Для заданої поляризації комірки 2, можемо обчислити електростатичний потенціал на кожному вузлі в комірці 1. Ця додаткова потенційна енергія потім включається в загальну формулу гамільтоніану. Таким чином збудження гамільтоніану дорівнює:

, (4.5)

де

(4.6)

є потенціал у точці комірки через збудження у всіх інших комірках . Позначимо позиції положення в комірці як . Тоді повний гамільтоніан для комірки 1 записується, як:

. (4.7)

Р2

Р2

Р1

Рис. 4.2. Функції перемикання квантових комірок. Поляризації правої комірки є фіксованою, а поляризація, яка викликається в лівій комірці, розраховується. Розрахована поляризація комірки 1 як функція від поляризації комірки (а). Діапазон складає від -0,1 до +0,1. Це вказує на дуже різкий перехід в індукованій поляризації Р ₁

Рівняння Шредінгера для двох електронів розв’язується за допомогою цього гамільтоніану при різних значеннях . Основний стан поляризації комірки 1, , потім обчислюється, як описано в попередньому підпункті.

Рис. 4.2, б показує низький стан чотирьох власних енергій комірки 1 в залежності від . Збудження швидко відділяє стани протилежної поляризації. Енергії збудження для повністю поляризованої комірки в збудженому стані протилежної поляризації складає близько 0,8 меВ для стандартної комірки. Це відповідає температурі близько 9 K. На рис. 4.2, а показано, як функцію , тобто функція перемикання. Дуже невелика поляризація в комірці 2 є причиною дуже сильної поляризованості комірки 1. Цей нелінійний відгук є основою функціонування КА, що описується тут. Як видно з рис. 2.2, поляризація насичується дуже швидко. Це спостереження приводить до двох важливих висновків:

· біполярне насичення означає, що стає можливим кодування біту інформації з використанням коміркової поляризації. Комірки майже завжди в дуже поляризованих станах з Р=± 1. Визначаємо положення P = +1 як бінарне значення «1» і положення Р =-1 як бінарне значення «0». Тільки якщо електростатичне середовище зв'язку з іншими клітинами майже ідеально симетричне, там не буде поляризації;

· поляризація однієї комірки викликає поляризацію у сусідньої. Рис. 4.2 показує, що навіть дуже незначні поляризації будуть спонукати майже повну поляризацію в сусідній комірці. Цей кулонівський зв'язок забезпечує механізм передачі бінарної інформації в КА. Швидке насичення функції міжклітинного відгуку аналогічно отримано для двох цифрових логічних рівнянь.

Різкість функції міжклітинного відгуку залежить від співвідношення енергій зв'язку в рівнянні (4.1) для кулонівської енергії електронів в різних положеннях. Величина зв'язку експоненціально залежить від відстані між точками і висоти потенційного бар'єру між ними, кожен з яких може бути скоригований як технічний параметр. На рис 4.3 показано, як перехідні функції відповіді залежать від параметру .

P1

P2

Рис. 4.3. Функції перемикання при різних значеннях енергії зв'язку в рівнянні (4.1). Індукована поляризація комірки, будується в залежності від поляризації сусідніх комірок . Результати наведені для значень енергії зв'язку, (суцільна лінія), (пунктирна крива), (точково-пунктирна крива) і (штрих-пунктир) меВ

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Организация работы процедурного кабинета

Области применения синхронных машин

Оптимизация по Винеру и Калману