Made available in DSpace on 2014-06-12T18:02:56Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo640_1.pdf: 7489085 bytes, checksum: 34bbd840488afda0c4fa72ce8e975a1a (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O ponto quântico caótico (PQC) é um sistema fundamental para o estudo do transporte quântico em sistemas mesoscópicos. Experimentalmente, é possível acoplar PQC's formando redes de diversas topologias. Neste trabalho, desenvolvemos algoritmos para a concatenação das matrizes de espalhamentos dos PQC's de uma rede de topologia arbitrária, e assim, encontramos a matriz de espalhamento efetiva do sistema. Com o formalismo de Landauer-Buttikker, relacionamos os observáveis de transporte à matriz de espalhamento do sistema. Para concatenações em série dos PQC's, usamos o método da matriz de transferência ou uma parametrização de estube. Para concatenar em paralelo, desenvolvemos uma operação algébrica que serve para matrizes de transferência ou de espalhamento. Implementamos estes algoritmos numericamente e, através da teoria de matrizes aleatórias, simulamos a estatística de contagem de carga para três sistemas físicos na aproximação de quase-partículas independentes e na presença de coerência de fase: um único PQC, uma cadeia de PQC's e um anel de quatro PQC's. Estudamos a eficiência numérica dos nossos algoritmos e mostramos que eles são mais eficientes que os baseados na abordagem hamiltoniana. Obtemos as distribuições dos cumulantes de transferência de carga (CTC's) para os três sistemas, variando alguns dos seus parâmetros: simetrias de reversibilidade temporal, número de canais de espalhamento e transparências dos contatos. Comparamos nossa simulação com resultados já conhecidos na literatura, principalmente para o regime semiclássico. Neste caso, através de métodos de inferência bayesiana, conseguimos obter com grande precisão correções devido à localização fraca e variâncias de alguns CTC's. Além disso, exploramos o limite quântico extremo, onde as distribuições dos CTC's apresentam não-analiticidades, as quais justificamos através de um argumento geométrico, achando explicitamente os valores dos CTC's onde essas nãoanaliticidades podem aparecer. Observamos algumas semelhanças entre distribuições de condutância para sistemas com diferentes parâmetros, onde os resultados sugerem uma aproximada lei de escala clássica (lei de Ohm), a qual torna estas distribuições muito próximas. Uma característica marcante das discussões dos resultados neste trabalho é a caracterização do regime de transporte através das distribuições dos CTC's

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:04:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7752_1.pdf: 2968182 bytes, checksum: b99b78d01729ac83718a680337a6d7f1 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / Os resultados apresentados nesta tese podem ser divididos em duas partes. Na primeira estudamos uma classe de ensembles de movimento browniano (EMB) da teoria de matrizes aleatórias, gerados a partir da teoria matricial de processos estocásticos markovianos. Os ensembles são caracterizados por uma equação de Fokker-Planck e estão intimamente relacionados a hamiltonianos de sistemas quânticos do tipo Calogero-Sutherland. Esta conexão leva a um esquema geral de classificação baseada numa recente generalização multidimensional dos polinômios ortogonais clássicos. Mostramos que, sob certas condições, os EMB englobam os ensembles de matrizes de transferência. Desta forma, desenvolvemos um tratamento unificado dos ensembles de polinômios e de matrizes de transferência que, além de servir como um esquema de classificação das diversas classes de simetria, fornece técnicas eficientes de cálculo. Desenvolvemos métodos de Fokker-Planck para o cálculo de médias de observáveis representados por estatísticas lineares, assim como para o cálculo de funções de correlação. Neste contexto, desenvolvemos um método de transformada integral e uma generalização do método das funções biortogonais para o cálculo da função de correlação de n-pontos. Os resultados deduzidos neste contexto geral são aplicados a pontos e fios quânticos. Em particular, apresentamos um estudo numérico de propriedades de transporte em pontos quânticos com simetria quiral. Na segunda parte, estudamos uma cavidade caótica balística acoplada, via barreiras de transparência arbitrária, a dois guias semi-infinitos usando as duas abordagens de teoria de circuito disponíveis na literatura: a escalar e a matricial. Mostramos a equivalência destas teorias através do cálculo dos cumulantes da estatística de contagem. Para isso, determinamos as funções geratrizes fornecidas pelas duas teorias e verificamos a concordância dos 18 primeiros cumulantes usando um programa de computação algébrica. Também estudamos distribuições exatas de corrente de alguns sistemas simples de dois terminais, como um ponto quântico com barreiras simétricas. Estes resultados são importantes, pois fornecem uma grandeza diretamente mensurável em experimentos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / One of the devices most important in mesoscopic physics is the quantum dot. This device consists of a cavity of submicrometrics dimensions formed in the interface plane of a electron gas two-dimensional (2DEG) in a semiconductor heterostructure, wherein is possible to study the properties of electronic transport coupling to the two reservoirs and establishing an electric current in the system. In this dissertation we studied the quantum theory of circuits by means of numerical methods with the goal to calculate the observables of transport, such as the conductance and the shot-noise power in a single quantum dot and in two quantum dots coupled in series. In a quantum dot was implemented the numerical method of bisection in Fortran to find the pseudocurrent and, through this, to calculate the conductance and the shotnoise power in a symmetric quantum dot and also in a assymmetric quantum dot. In the case of a symmetric dot were compared the numerical results obtained by bisection method with the analytical results found in the literature and was shown that there is a perfect agreement. We also implemented Newton’s method for two quantum dots associated in series and we calculate the conductance and the shot-noise power. The numerical results obtained by the Newton’s method, for two symmetric quantum dots in series, were also compared with the analytical results founds in the literature and showed excellent agreement. / Um dos dispositivos mais importantes em física mesoscópica é o ponto quântico. Este dispositivo consiste de uma cavidade de dimensões submicrométricas formada no plano da interface de um gás de elétrons bidimensional (2DEG) em heteroestruturas semicondutoras, em que é possível estudar as propriedades de transporte eletrônico acoplando o ponto quântico a dois reservatórios e estabelecendo-se uma corrente elétrica no sistema. Nesta dissertação estudamos a teoria quântica de circuitos por meio de métodos numéricos com o objetivo de calcular os observáveis de transporte, como a condutância e a potência do ruído de disparo, em um único ponto quântico e em dois pontos quânticos acoplados em série. Em um ponto quântico foi implementado o método numérico da bisseção em Fortran para encontrar a pseudocorrente e, através desta, calcular a condutância e a potência do ruído de disparo em um ponto quântico simétrico e também em um ponto quântico assimétrico. No caso de um ponto simétrico foram comparados os resultados numéricos, obtidos pelo método da bisseção, com os resultados analíticos encontrados na literatura e foi mostrado que há uma perfeita concordância. Também implementamos o método de Newton para dois pontos quânticos associados em série e calculamos a condutância e a potência do ruído de disparo. Os resultados numéricos obtidos pelo método de Newton para dois pontos quânticos simétricos em série também foram comparados com os resultados analíticos encontrados na literatura e mostraram ótima concordância.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The scientific advances we have experienced in recent decades have enabled us to produce systems in the mesoscopic scale. These systems have become very useful as research tools in various areas of science. In mesoscopic physics the ondulatory characteristic of electrons is more evident than in classical physics and the electron conduction process is better represented by the wave function that describes it. Examples of application of mesoscopic systems are quantum dots which are open cavities where electrons are limited to flow through. Thus, the objective of this work is to study the effects of decoherence in the transport of electrons in two systems: i) quantum dot with a fictitious guide and ii) quantum dot with stub, where we take into account ondulatory properties of electrons. The formalism that we use is the scattering matrix, which relates the incoming and outgoing amplitudes in the scattering of waves coming in and out of the scattering region. Since the studied systems are chaotic, the scattering matrices can be treated as random. These matrices were generated by computational simulation and then the conductance values were computed. The conductance distribution was obtained by means of probabilistic analysis. / Os avanços científicos que temos experimentado nas últimas décadas proporcionaram a construção de sistemas em escala mesoscópica. Esses sistemas tornaram-se muito úteis como ferramentas de investigação em diversas áreas da ciência. Na física mesoscópica a característica ondulatória dos elétrons é mais evidente do que na física clássica e o processo de condução dos elétrons é melhor representado pela função de onda que os descreve. Exemplos da aplicação de sistemas mesoscópicos são os pontos quânticos que são cavidades abertas por onde os elétrons são limitados a fluirem. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é estudar os efeitos da decoerência no transporte de elétrons em dois sistemas: i) ponto quântico com guia fictício e ii) ponto quântico com estube, onde levamos em consideração as propriedades ondulatórias dos elétrons. O formalismo que utilizamos é o da matriz de espalhamento, a qual relaciona as amplitudes das ondas que entram e saem da região de espalhamento. Como os sistemas estudados são caóticos, as matrizes de espalhamento podem ser tratadas como aleatórias. Geramos estas matrizes por meio de simulação computacional e delas extraímos a condutância do sistema. A distribuição da condutância foi obtida por meio de uma análise probabilística.