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本论文研究量子参数泵器件在二维电子气体系下的理论计算。基于量子参数泵的散射矩阵理论方法和格林函数方法，分别对量子参数泵器件在杂质无序作用下的样品一样品涨落统计性质；Rashba自旋轨道耦合作用下，非绝热区产生泵浦自旋流的条件；以及非局域势作用下器件内部的电流密度定义问题进行了理论分析。数值上，我们通过紧束缚近似模型进行了计算。论文主要内容如下：
首先，我们对一个二维量子泵的泵电流在无序作用下的涨落进行了统计分析。在直流电导显示普适电导涨落的扩散区，我们发现，泵电流的涨落有类似的行为，泵电流的涨落足不依赖于杂质力强度的。但足，不同于普适电导涨落的是，泵电流涨落的振幅对杂质浓度有很强的依赖。由于杂质浓度的增加，体系由金属区过渡到扩散区。泵电流的分布，也随杂质浓度的变化，由非高斯分布行为变为类似高斯分布行为。
其后，我们研究了量子参数泵在Rashba自旋轨道耦合作用下在非绝热区的输运性质。在绝热区，当所有参数势保持相同相位时，泵浦电流和自旋流都为零。但是，在非绝热区，即使所有参数势相位一致，由于空间干涉和非绝热的贡献，泵浦电流和自旋流仍然可能不为零。在这种情况下，我们解析地证明了：在某些特定的泵浦对称性下，泵浦电流为零，但是泵浦自旋流不一定为零。由于泵浦势的位置和相位相对容易控制，这提供了一个能稳定产生自旋流的方式。数值上，我们证明了解析结果，并计算了在Rashba自旋轨道耦合相互作用下，体系在非绝热区，有限泵浦势和泵浦频率下，泵浦出来的电流和自旋流。不伴随泵浦电流的纯自旋流能够通过调节系统参数如外加偏压，泵浦势的相差，泵浦频率等实现。在泵浦电流和自旋流的产生过程中，我们还观察到了空间干涉和光助隧穿过程的相互作用。
最后，我们发现，在源于电子-电子相互作用的的非局域势作用下，传统的电流密度定义不能满足定态下电流守恒条件。考虑电流守恒和非局域势的贡献，我们给出了一个更为准确的电流密度定义。数值上，我们通过两个计算实例进行了验证，根据新电流密度定义求得的电流值在器件内部各横截面处满足电流守恒，且与Landauer-Buttiker公式求得的端口处电流值结果一致。
论文通过理论及数值计算得到有价值的数据，获得了量子参数泵在无序杂质作用下的电流涨落的信息，一个新的非绝热量子自旋泵模型，以及非局域势作用下器件内部更能准确描述电流行为的电流密度定义。需要说明的是，本论文中的理论计算只局限于单电子近似框架，没有考虑很强的电子-电子相互作用。