High Accuracy, Broadband Simulation of Complex Structures with Quantum Effects, Parallel Fast Algorithm, and Integral Equation Domain Decomposition

具有量子效应的复杂结构的高精度、宽带模拟、并行快速算法和积分方程域分解

基本信息

  • 批准号:
    1609195
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-06-01 至 2018-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Even though classical electromagnetic theory has been around for over 150 years, its enduring legacy has not diminished. In fact, it finds its way into so many modern day technologies that it is indispensable in the modern world such as in wireless communications, computer technologies, bio-medical engineering, and big data transfer. Two concepts in electromagnetics have emerged in recent past. First is the use of computers and mathematical methods that have appeared in the 20th century to solve highly complex electromagnetics, giving rise to the field of computational electromagnetics (CEM). Second is the study of quantum effects and quantum theory (that also appeared in the 20th century) in electromagnetic systems giving rise to fields like quantum optics that can potentially impact information, communications, and computation technologies such as quantum information, communication, encryption, and computation. This project will combine the use of computational electromagnetics knowledge to understand quantum systems that interact with electromagnetic fields. This will engender the development of future quantum technologies that open new gateways to previously untapped possibilities.This project will develop computational tools to meet the demands of emerging technologies in nano chip, nano optics, and quantum optics. The modeling of electromagnetic and quantum effects in nanostructures has become increasingly important due to the miniaturization of transistors, optical structures, and quantum information systems. But the exorbitant complexity and computational cost of modeling such problems have precluded their precise solution so far. The objective of this proposal is to develop fast computational algorithms that can capture circuit physics, wave physics and quantum effects in order to effectively simulate circuit-quantum electrodynamics (C-QED) systems. This will entail the development of multi-scale, multi-physics solvers while incorporating quantum effects through the use of the dyadic Green?s function. The resulting codes will be validated against experimental results. If successful, this research will open up a new frontier on how C-QED systems can be analyzed using fast, stable and accurate computational algorithms. This in turn would enable new discoveries in C-QED that could impact quantum computing and quantum information processing. Extensive educational outreach activities are planned including the involvement of K-12 and undergraduate students, and the development of visualization tools and video lectures to disseminate results to the public.
尽管经典电磁理论已经存在了 150 多年,但其持久的遗产并没有减弱。 事实上,它已融入许多现代技术中,在无线通信、计算机技术、生物医学工程和大数据传输等现代世界中是不可或缺的。 最近出现了电磁学中的两个概念。 首先是使用20世纪出现的计算机和数学方法来解决高度复杂的电磁学,从而产生了计算电磁学(CEM)领域。 其次是电磁系统中量子效应和量子理论(也出现在 20 世纪)的研究,产生了量子光学等领域,这些领域可能会影响信息、通信和计算技术,例如量子信息、通信、加密和计算技术。计算。 该项目将结合计算电磁学知识的使用来理解与电磁场相互作用的量子系统。 这将促进未来量子技术的发展,为以前未开发的可能性打开新的大门。该项目将开发计算工具,以满足纳米芯片、纳米光学和量子光学等新兴技术的需求。 由于晶体管、光学结构和量子信息系统的小型化,纳米结构中电磁和量子效应的建模变得越来越重要。但迄今为止,对此类问题进行建模的复杂性和计算成本过高,阻碍了它们的精确解决。 该提案的目标是开发能够捕获电路物理、波物理和量子效应的快速计算算法,以便有效地模拟电路量子电动力学(C-QED)系统。 这将需要开发多尺度、多物理求解器,同时通过使用二进格林函数结合量子效应。 生成的代码将根据实验结果进行验证。 如果成功,这项研究将为如何使用快速、稳定和准确的计算算法分析 C-QED 系统开辟新领域。 这反过来又将使 C-QED 领域的新发现成为可能,从而影响量子计算和量子信息处理。 计划开展广泛的教育推广活动,包括 K-12 和本科生的参与,以及开发可视化工具和视频讲座以向公众传播结果。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Weng Chew其他文献

Weng Chew的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Weng Chew', 18)}}的其他基金

High Accuracy, Broadband Simulation of Complex Structures with Quantum Effects, Parallel Fast Algorithm, and Integral Equation Domain Decomposition
具有量子效应的复杂结构的高精度、宽带模拟、并行快速算法和积分方程域分解
  • 批准号:
    1818910
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Standard Grant
SHF: Small: INTEGRATED CIRCUITS BROADBAND MULTISCALE ANALYSIS WITH FAST ALGORITHMS
SHF:小型:利用快速算法进行集成电路宽带多尺度分析
  • 批准号:
    1218552
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Nonlinear Inverse Scattering Methods for Three Dimensional Objects
三维物体的非线性逆散射方法
  • 批准号:
    9906651
  • 财政年份:
    1999
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Nonlinear Inverse Scattering Methods for Large Objects
大物体的非线性逆散射方法
  • 批准号:
    9302145
  • 财政年份:
    1994
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Fast Algorithms for Wave Scattering of Large Inhomogeneous Bodies
大型非均匀物体波散射的快速算法
  • 批准号:
    9224466
  • 财政年份:
    1993
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Presidential Young Investigator Award: Forward and Inverse Scattering Problems
总统青年研究员奖:前向和逆向散射问题
  • 批准号:
    8552891
  • 财政年份:
    1986
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

6G毫米波功放自适应宽带模拟预失真线性化理论与关键技术研究
  • 批准号:
    62371266
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    53 万元
  • 项目类别:
    面上项目
面向高速宽带光子模拟计算的多功能可重构平面集成芯片研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    59 万元
  • 项目类别:
    面上项目
CMOS工艺下毫米波超宽带高效率QAM发射机片上集成技术研究
  • 批准号:
    61904206
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
面向5G背景无线接收机应用的模拟集成电路关键技术研究与电路设计
  • 批准号:
    61804104
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
宽带电力线通信模拟前端处理芯片关键技术研究
  • 批准号:
    61874173
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    66.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

A High Power, Broadband 395 GHz Gyrotron Amplifier for DNP-NMR and EPR Spectroscopy
用于 DNP-NMR 和 EPR 光谱分析的高功率宽带 395 GHz 回旋放大器
  • 批准号:
    10010144
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
High Accuracy, Broadband Simulation of Complex Structures with Quantum Effects, Parallel Fast Algorithm, and Integral Equation Domain Decomposition
具有量子效应的复杂结构的高精度、宽带模拟、并行快速算法和积分方程域分解
  • 批准号:
    1818910
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Mobile Signal Processing System for Broadband Neural Decoding
用于宽带神经解码的移动信号处理系统
  • 批准号:
    9000722
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
Mobile Signal Processing System for Broadband Neural Decoding
用于宽带神经解码的移动信号处理系统
  • 批准号:
    8597512
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
Mobile Signal Processing System for Broadband Neural Decoding
用于宽带神经解码的移动信号处理系统
  • 批准号:
    9186959
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了