The objective of the thesis is to treat the Schrodinger equation in parallel with a standard treatment of the heat equation. In the books of the Rubensteins and Kress, the heat equation initial value problem is converted into a Volterra integral equation of the second kind, and then the Picard algorithm is used to find the exact solution of the integral equation. Similarly, the Schrodinger equation boundary initial value problem can be turned into a Volterra integral equation. We follow the books of the Rubinsteins and Kress to show for the Schrodinger equation similar results to those for the heat equation. The thesis proves that the Schrodinger equation with a source function does indeed have a unique solution. The Poisson integral formula with the Schrodinger kernel is shown to hold in the Abel summable sense. The Green functions are introduced in order to obtain a representation for any function which satisfies the Schrodinger initial-boundary value problem. The Picard method of successive approximations is to be used to construct an approximate solution which should approach the exact Green function as n goes to infinity. To prove convergence, Volterra kernels are introduced in arbitrary Banach spaces, and the Volterra and General Volterra theorems are proved and used in order to show that the Neumann series for the L^1 kernel, the L^infinity kernel, the Hilbert-Schmidt kernel, the unitary kernel, and the WKB kernel converge to the exact Green function. In the WKB case, the solution of the Schrodinger equation is given in terms of classical paths; that is, the multiple scattering expansions are used to construct from, the action S, the quantum Green function. Then the interior Dirichlet problem is converted into a Volterra integral problem, and it is shown that Volterra integral equation with the quantum surface kernel can be solved by the method of successive approximations.

Submitted by Jose Luis Castañeda Terrones (joseluiscastanedat@gmail.com) on 2018-09-26T18:09:17Z No. of bitstreams: 1 Tese Jose Castaneda Final.pdf: 575058 bytes, checksum: 286cdeb9575d9c271e1d873096c5ad93 (MD5) / Approved for entry into archive by Hellen Sayuri Sato null (hellen@ift.unesp.br) on 2018-10-09T14:26:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 castanedaterrones_js_me_ift.pdf: 18481 bytes, checksum: e7b453cf971ef08437a1e5e5f83e4380 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-09T14:26:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 castanedaterrones_js_me_ift.pdf: 18481 bytes, checksum: e7b453cf971ef08437a1e5e5f83e4380 (MD5) Previous issue date: 2018-08-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A quantização geométrica é um procedimento para construir uma teoria quântica a partir de elementos geométricos de um sistema clássico considerado como uma variedade simplética. Ele fornece uma abordagem matemática para uma teoria quântica com uma ampla gama de aplicações que vão desde sistemas com partículas até teorias de campo quântico, para as quais a variedade simplética é o espaço cotangente do espaço de campos (elementos do espaço cotangente são variações infinitesimais). Por outro lado, o método WKB fornece uma maneira de construir uma solução aproximada para a equação de Schrödinger na mecânica quântica a partir de elementos geométricos no espaço de fase de soluções de um sistema clássico. Estas notas são uma revisão de alguns artigos sobre essas duas abordagens da mecânica quântica. / Geometric quantization is a procedure to construct a quantum theory from geometric elements of a classical system regarded as a symplectic manifold. It provides a mathematical approach to a quantum theory with a wide range of applications that go from systems with particles to quantum field theories, for which the symplectic manifold is the cotangent space of the space of fields (elements of the cotangent space are infinitesimal variations). On the other side, WKB method provides a way to construct an approximate solution to the Schrödinger equation in quantum mechanics from geometric elements on the phase space of solutions of a classical system. These notes are a review of some papers on those two approaches to quantum mechanics.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第18046号 / 理博第3924号 / 新制||理||1566(附属図書館) / 30904 / 京都大学大学院理学研究科数学・数理解析専攻 / (主査)准教授 竹井 義次, 教授 岡本 久, 教授 熊谷 隆 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DFAM

Ce manuscrit est consacré à l'étude de la mécanique classique et la mécanique quantique en présence d'un champ magnétique. En mécanique classique, nous utilisons un Hamiltonien pour décrire la dynamique d'une particule chargée dans un domaine soumis à un champ magnétique. Nous nous intéressons ici à deux problèmes classiques de physique : le problème de confinement et le problème de scattering. Dans le cas quantique, nous étudions le problème spectral du laplacien magnétique au niveau semi-classique dans des domaines de dimension deux: sur une variété Riemanienne compacte à bord et dans ℝ ². En supposant que le champ magnétique ait un unique minimum strictement positif et non-dégénéré, nous pouvons décrire les fonctions propres par les méthodes WKB. Grâce au théorème spectral, nous pouvons estimer efficacement les vraies fonctions propres et les fonctions propres approchées localement proche du minimum du champ magnétique. Dans ℝ ², sous l'hypothèse additionnelle d'une symétrie radiale du champ magnétique, nous pouvons montrer que les fonctions propres du laplacien magnétique décroissent de manière exponentielle à l'infini avec une vitesse contrôlée par la fonction phase de la procédure WKB. De plus, les fonctions propres sont très bien approchées dans un espace à poids exponentiel. / This manuscript is devoted to classical mechanics and quantum mechanics, especially in the presence of magnetic field. In classical mechanics, we use Hamiltonian dynamics to describe the motion of a charged particle in a domain affected by the magnetic field. We are interested in two classical physical problems: the confinement and the scattering problem. In the quantum case, we study the spectral problem of the magnetic Laplacian at the semi-classical level, in two-dimensional domains: on a compact Riemmanian manifold with boundary and on ℝ ². Under the assumption that the magnetic field has a unique positive and non-degenerate minimum, we can describe the eigenfunctions by WKB methods. Thanks to the spectral theorem, we estimated efficiently the true eigenfunctions and the approximate eigenfunctions locally near the minimum point of the magnetic field. On ℝ ², with the additional assumption that the magnetic field is radially symmetric, we can show that the eigenfunctions of the magnetic Laplacian decay exponentially at infinity and at a rate controlled by the phase function created in WKB procedure. Furthermore, the eigenfunctions are very well approximated in an exponentially weighted space.

Afin de permettre le développement de modèles manipulables par les concepteurs, il est nécessaire de pouvoir comprendre le fonctionnement des nanotubes, en particulier le transport des électrons et leurs propriétés électroniques. C’est dans ce contexte général que cette thèse s’intègre. Le travail a été mené sur quatre plans : développement de modèles permettant la description des phénomènes physiques importants au niveau des dispositifs, expertise sur le fonctionnement des nano-composants permettant de dégager les ordres de grandeurs pertinents pour les dispositifs, les contraintes, la pertinence de quelques procédés de fabrication (reproductibilité, taux de défauts, collection de caractéristiques mesurées et développement éventuel d'expériences spécifiques, expertise et conception des circuits innovatifs pour l’électronique numérique avec ces nano-composants. / This PhD work presents a computationally efficient physics-based compact model for the Schottky barrier (SB) carbon nanotube field-effect transistor (CNTFET). This compact model includes a new analytical formulation of the channel charge, taking into account the influence of the source and drain SBs. Compact model simulation results (I–V characteristic and channel density of charge) as well as Monte Carlo simulation results, which are provided by a recent work, will be given and compared to each other and also to experimental data to validate the used approximations. Good agreement is observed over a large range of gate and drain biases. Furthermore, a scaling study is presented to examine the impact of technological parameters on the device figure of merit. Then, for the assessment of the SB on circuit performances, traditional logical circuits are designed using the SB-CNTFET compact model, and results are compared with a conventional CNTFET with zero-SB height. Finally, exploiting the particular properties of SB-CNTFETs, a three-valued static memory that is suitable for high density integration is presented.

Notre travail est motivé par le problème de l'évaluation du déterminant de Fredholm d'un opérateur intégral. Cet opérateur apparait dans l'expression de la probabilité pour qu'un intervalle [?s, s] (s > 0) ne contienne aucune valeur propre d'une matrice aléatoire hermitienne gaussienne. Cet opérateur commute avec un opérateur différentiel de second ordre dont les fonctions propres sont les fonctions d'ondes sphéroïdales de l'ellipsoïde alongé. Plus généralement nous considérons l'opérateur de Legendre perturbé. Nous montrons qu'il existe un opérateur de translation généralisée associé à cet opérateur. En?n, par une méthode d'approximation des solutions de certaines équations différentielles, dite méthode WKB, nous avons obtenu le comportement asymptotique des fonctions d'ondes sphéroïdales de l'ellipsoïde alongé Il s'exprime à l'aide des fonctions de Bessel et d'Airy. Par la même méthode nous avons obtenu le comportement asymptotique des fonctions propres de l'opérateur dfférentiel d'Airy. / Our work is motivated by the problem of evaluating the Fredholm determinant of an integral operator. This operator appears in the expression of the probability, for a random matrix in the Gaussien Unitary Ensemble, to have no eigenvalue in an interval [?s, s]. This operator commutes with a differential operator wich have the spheroidal wave functions as eingenfunctions. More generally, we consider the perturbated Legendre differential operator. We show that there exists a generalized translation operator associated to the perturbated Legendre dfferential operator. Finaly, by using the WKB method, we have determined the asymptotic behavior of the prolate spheroidal wave functions. This asymptotic behavior involves Bessel and Airy functions. By using the same method, we have obtained similar results for asymptotic behavior of the eigenfunctions of the Airy differential operator.

Communication using fiber optics is an integral part of modern societies and one of the most important parts of this is the grating filter of a laser. In this report we introduce both the periodic and the non-periodic grating filter and discuss how there can be resonance in these structures. We then provide an exact method for calculating the spectrum of these grating filters and study three different methods to calculate this approximately. The first one is the \emph{Fourier approximation} which is very simple. For the studied filters the fundamental form of the results for this method is correct, even though the details are not. The second method consists of calculating the spectrum exactly for some values and then use interpolation by splines. This method gives satisfactory results for the types of gratings analysed. Finally a method of perturbation is provided for the periodic grating filter as well as an outline for how this can be extended to the non-periodic grating filter. For the studied filters the results of this method are very promising. The method of perturbations may also give a deeper understanding of how a filter works and we therefore conclude that it would be of interest to study the method of perturbations further, while all the studied methods can be useful for computation of the spectrum depending on the required precision. / Fiberoptisk kommunikation utgör en viktig del i moderna samhällen och en av de grudläggande delarna av detta är Bragg-filter i lasrar. I den här rapporten introducerar vi både det periodiska och det icke-periodiska Bragg-filtret och diskuterar hur resonans kan uppstå i dessa. Vi presenterar sedan en exakt metod för att beräkna spektrumet av dessa filter samt studerar tre approximativa metoder för att beräkna spektrumet. Den första metoden är \emph{Fourier-approximationen} som är väldigt enkel. För de studerade filtrena blir de grundläggande formerna korrekta med Fourier-approximationen, medan detaljerna är fel. Den andra metoden består av att räkna ut spektrumet exakt för några punkter och sedan interpolera med hjälp av splines. Den här metoden ger mycket bra resultat för de studerade filtrena. Till sist presenteras en metod baserad på störningsteori för det periodiska filtret, samt en översikt över hur det här kan utökas till det icke-periodiska filtret. Denna metod ger mycket lovande resulat och den kan även ge djupare insikt i hur ett filter fungerar. Vi sluter oss därför till att det vore intressant att vidare studera metoder med störningar, men även att alla studerade metoder kan vara användabara för beräkningen av spektra beroende på vilken precision som krävs.

Dans cette thèse on s'est intéressé à différents phénomènes d'instabilités pour des équations de Schrödinger non-linéaires.<br /> Dans la première partie on met en évidence un mécanisme de décohérence de phase pour l'équation (semi-classique) de Gross-Pitaevski en dimension 3. Ce phénomène géométrique est dû à la présence du potentiel harmonique, qui permet de construire -via une méthode de minimisation- des solutions stationnaires se concentrant sur des cercles de R^{3}.<br /> Dans la deuxième partie, on obtient un résultat d'instabilité géométrique pour NLS cubique posée sur une surface riemannienne possédant une géodésique périodique, stable et non-dégénérée. Avec une méthode WKB, on construit des quasimodes non-linéaires, qui permettent d'obtenir des solutions approchées pour des temps pour lesquels l'instabilité se produit. On généralise ainsi des travaux de Burq-Gérard-Tzvetkov pour la sphère.<br /> Enfin, dans la dernière partie on considère des équations sur-critiques sur une variété de dimension d. Grâce à une optique géométrique non-linéaire dans un cadre analytique on peut montrer un mécanisme de perte de dérivées dans les espaces de Sobolev, et une instabilité dans l'espace d'énergie.

Neste trabalho estudamos o espalhamento elástico do sistema + usando um modelo óptico microscópico. Consideramos explicitamente os canais não-elásticos de knockout, com várias aproximações e de fotodesintegração. Com este modelo calculamos a seção de choque total de reação e a seção de choque diferencial do canal elástico para vários sistemas através de um programa computacional desenvolvido. Utilizamos o método de ondas parciais l e a abordagem semiclássica do parâmetro de impacto b com defasagem da aproximação WKB. Com este modelo consideramos a correlação espacial na seção de choque total de reação e na seção de choque diferencial do canal elástico. As seções de choque calculadas são comparadas com dados experimentais. A correlação espacial contribui para um melhor acordo com os dados experimentais da seção de choque total de reação.

Ce travail est consacré à l'étude de perturbations adiabatiques de l'équation de Schrödinger périodique en dimension 1. Précisément, on considère l'opérateur $H_(\varphi,\varepsilon)=-\Delta+[V(x)+W(\varepsilon x+\varphi)]$ lorsque $V$ est périodique, $W$ tend vers $0$ à l'infini, $\varepsilon$ et $\varphi$ sont des paramètres réels. On se place dans le cadre de la limite adiabatique où le paramètre $\varepsilon$ est petit. On s'intéresse aux valeurs propres de $H_(\varphi,\varepsilon)$ dans les lacunes de l'opérateur périodique $-\Delta+V$ ; sous des hypothèses adéquates sur $W$, ces valeurs propres sont créées par les extrema de $W$. Lorsque $W$ a un unique extremum, on montre que ces valeurs propres oscillent autour de certaines énergies quantifiées par une condition de type Bohr-Sommerfeld. L'amplitude des oscillations est exponentiellement petite et déterminée par un coefficient tunnel. Lorsque deux extrema sont en jeu, ils créent chacun une suite de valeurs propres ; celles-ci peuvent être résonantes. Dans ce cas, on met en évidence un phénomène d'éclatement ; ce phénomène est l'analogue de celui bien connu de splitting dans le cas du double puits.