Physics & Astronomy | GMU College of Science

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Coherent transport out and in the magnetic field through an ideal single Tquit (T-shaped quantum interference transistor) and parallel and serial connections of two Tquits has been analyzed. The Tight-binding method, used in the analysis, as well as the Landauer phenomenological approach to the mesoscopic systems conductance calculation has been considered. The numerical algorithm for determination of the transmission coefficients based on the Green functions has been derived. The numerical simulations have demonstrated the possibility of obtaining the transistor effect by varying the stub length in the single-channel regime. In parallel and serial configurations it is possible to achieve a large number of logical functions by choosing the maximal stub lengths during the fabrication process, such as OR function in parallel configuration, and NOT-OR and AND functions in serial configuration. For the compatibility reasons it is necessary to adjust all logical components to the same Fermi energy of the whole system, and that requires the same waveguide widths throughout the chip. Classical laws of forming the resulting conductance of two connected conductors are not applicable to quantum systems, especially regarding the conductance levels at the fixed waveguide width. The conductance additivity in parallel configurations can be accomplished only by increasing the waveguide width, and serial connection introduces new quasi-bound states. It has been shown that the magnetic field forms edge-states that improve conductance quantization, and induces quasi-bound cyclotron rotation states in parallel configuration. Four types of system transformations that do not alter transport characteristics have been studied.

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