随着半导体电子器件不断地小型化，使得有可能制备出尺寸小于100纳米的芯片，从而不可避免地需要考虑量子效应以应对这种趋势。直觉上不可思议且具有神秘色彩的电子波动性在电子的输运性质中占据支配地位。特别地，各种依赖于自旋的量子现象，如单电子电荷效应、巨磁效应、电导振荡、自旋散射、自旋泵浦和自旋霍尔效应，都迫切需要清晰的物理解释以促进小型、快速、精密的商用量子器件的开发。一个重要的事实是，在人造纳米结构中，电子的电荷和自旋都是可操控的。本项目的目的是更好地理解人造纳米结构中量子输运的机理。这将主要基于两个方面：一是理解现有纳米器件中量子输运的基本操控原理；二是利用相应的机理制备具有更好性能的量子器件。为此，本项目拟通过对若干基本概念的探讨，发展新颖的理论和计算工具，从而解决若干重要的理论问题。