طراحی و شبیه‌سازی مالتی پلکسر 4 به 1 با استفاده از حلقه‌های کوانتومی

در این مقاله با استفاده از چهار حلقه کوانتومی که از هر یک حلقه ها شار مغناطیسی  عبور کرده است، یک مدار مالتی پلکسر 4 به 1 دودویی طراحی شده است. حلقه های کوانتومی به صورت سری به یکدیگر متصل شده اند. این آرایش از دو طرف به طور متقارن به الکترودهای نیمه بی نهایت فلزی منبع و درآشامنده متصل شده اند و ولتاژهای دروازه نیز به عنوان ورودی ها به نقاط مشخصی از حلقه ها اعمال شده است. خطوط انتخاب داده نیز با استفاده از دو ولتاژ دروازه اعمالی به نقاط اتمی روی حلقه ها مشخص می شود. هامیلتونی دستگاه متشکل از حلقه های کوانتومی و الکترودها با استفاده از روش بستگی قوی تقریب زده شد و جریان عبوری از دستگاه تحت تاثیر ولتاژ اعمالی بین منبع و درآشامنده با استفاده از روش تابع گرین غیرتعادلی و به ازای مقادیر شدت جفت شدگی قوی و ضعیف بین حلقه ها و الکترودها محاسبه شده است. منحنی مشخصه جریان ولتاژ به ازای مقادیر مختلف ولتاژهای دروازه اعمال شده محاسبه شده است. با نسبت دادن مقادیر 0 و 1 به ترتیب به شدت جریان های صفر و غیر صفر به عنوان خروجی دستگاه و هم چنین ولتاژهای اعمالی صفر و غیر صفر دروازه به عنوان ورودی های دستگاه، جداول درستی مربوط به این مدار محاسبه شده است. نتایج نشان می دهند که این مدار کوانتومی همانند مدار یک مالتی پلکسر4 به 1 دودویی رفتار می کند.

Research Paper: Design and Simulation of a 4:1 Multiplexer Using Quantum Rings

In this paper, a 4 to 1 multiplexer circuit is designed with four quantum rings where each ring is threaded by a constant magnetic flux  .  The quantum rings are connected to each other in series. They are attached symmetrically to two semiinfinite onedimensional metallic electrodes, namely, source and drain, and four gate voltages are applied to the specific atomic sites of the quantum rings as four inputs of the multiplexer and also two other gate voltages are applied as the select lines. The Hamiltonian of the full system, i.e., the quantum rings, source and drain, are approximated by the tightbinding model, and the calculations are performed by using the Green’s function formalism for the strong and weak coupling between the quantum rings and the source and drain electrodes. The drain output current is calculated by using the Landauer formula as a function of the applied bias voltage. The truth tables of the multiplexer are obtained by assigning the 0 and 1 values to zero and nonzero drain current for different values of the data inputs on the basis of the values of the selected lines. It is found that this quantum structure behaves as a binary 4 to 1 multiplexer.