论文摘要
由于实际的介观电路系统总是具有电阻,并处于一定的环境条件下,所以耗散和环境的量子态对介观电路的动力学特性具有重要的影响。本文应用量子统计的方法,探索研究介观耗散电路的量子特性。我们在压缩初态下,研究了耗散的大小对电荷和电流的量子涨落随时间的演化的影响。过阻尼情况下,电荷和电流的量子涨落随时间呈双曲线函数演化;由于耗散大,电荷和电流的量子涨落的时间演化是非周期性的,较快地趋向稳定值。欠阻尼情况下,电荷和电流的量子涨落随时间呈正弦函数作衰减的振荡变化。由于电路中存在耗散,因而电路中的电荷和电流的量子涨落在长时间极限下总是趋于一个确定的值,而不是无穷大。在研究了电路系统的初始量子态对系统量子态演化的基础上,我们进一步研究了环境——声子库的量子态对介观电路的影响。长时间极限下( t→∞):当环境处于热平衡态时,电路系统中的电荷和电流的平均值只与电路所处初始量子态中的平均值有关,与环境无关;环境初态为粒子数态时,电荷与电流的平均值随时间的演化特性与环境初始处于热平衡态下时完全一样,表明介观电路中的电荷与电流的平均值与环境量子态的某组占有数无关;当环境初态为相干态时,介观电路中的电荷与电流的平均值随时间演化的特性与环境初始处在热平衡态或粒子数态时都不一样,说明电荷与电流的平均值取决于具体的相干态系综。一般地说,电路中电荷和电流的量子涨落不仅与系统的初态有关,还与系统所处的环境密切相关。最后,本文利用Lewis—Risesenfeld量子不变算符理论,研究了含时介观耦合电路系统量子态随时间的演化,给出了相应薛定谔方程的精确解,还得到了在电路系统中几何相位的表达式。