Moderne Fertigungstechnologien sind in der Lage Strukturen mit variierenden elektromagnetischen Eigenschaften auf der Nanoskala zu fertigen. Auf Grund der manifestierenden Quanteneffekte ist der Stromtransport innerhalb dieser Strukturen signifikant anders als wie wir es in der makroskopischen Welt gewohnt sind. Bestehende Ansätze zur Simulation von Quantentransporteffekten können die interessantesten und zugleich kompliziertesten Spezialfälle, wie zum Beispiel Hochfrequenz-Szenarien, nicht erfassen: Ein neuer Ansatz basierend auf dem Wigner-Formalismus ist notwendig.

Die Wigner-Mechanik ist typischerweise für elektrostatische Bedingungen formuliert. Der Formalismus der viele klassische Konzepte in sich birgt wurde wiederum verwendet, um das Wigner-Vorzeichen-Partikel-Modell, das eine berechnungseffiziente und heuristische Beschreibung von Quantenphänomenen bereitstellt, zu entwickeln. Im Gegenzug begünstigen die entwickelten elektromagnetischen Wigner-Theorien nicht eine numerische Implementierung. Wir werden deshalb ein Wigner-basiertes elektromagnetisches Modell entwickeln, das auf der Monte-Carlo-Theorie aufbaut, dieses in unseren quelloffenen Simulator ViennaWD integrieren und dieses verwenden, um den Stromtransport unter generellen elektromagnetischen Raumzeit-Bedingungen zu simulieren und zu analysieren. Unser geplantes Modell basiert auf unserer kürzlich abgeleiteten und numerisch-favorisierenden Wigner-Stromtransportgleichung für generelle elektromagnetische Felder. Elektromagnetische Nanostrukturen, beispielsweise magnetische Quantendrähte, Quanten-Hallsysteme und Aharonov-Bohm-Ringe, werden untersucht.

Das geplante, generelle elektromagnetische Vorzeichen-Partikel-Modell wird einen neu- und einzigartigen Weg für die Untersuchung von generellen elektromagnetischen Raumzeit-Prozessen in offenen nano-elektromagnetischen Systemen ermöglichen. Fundamentale Fragen über die primäre Rolle von Kräften oder Potenziale werden adressiert.