Korrelierter Spin Transport und Spin Manipulation in Graphen und Quanten Spin Hall Isolatoren

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Dieses Projekt umfasst die theoretische Beschreibung von mesoskopischen Effekten in den kürzlich entdeckten Materialien Graphen (2-dimensionales Graphit) und topologische Quanten Spin Hall Isolatoren in HgTe/CdTe Quantentrögen. Beide Systeme werden effektiv durch eine relativistische Dirac Gleichung beschrieben was es ermöglicht, relativistische Quantenphysik in einem Festkörpersystem (und so im Labor) zu simulieren. Wir wollen uns dabei vor allem mit dem Elektronen Spin und Korrelationen in diesen Systemen beschäftigen. In Graphen werden wir uns auf Spin Quanten-Bits in Quantenpunkten und auf die Erzeugung von Spin Verschränkung in Supraleiter- Normalleitersystemen konzentrieren, was durch die potentiell langen Spin-Dephasierungszeiten in Graphen motiviert ist. Die Beschreibung von elektronischen Eigenschaften in Graphen verlangen neuartige Rechenmethoden, die auf die Pseudo-Spin Freiheitsgrade in der Dirac Gleichung zurückzuführen sind. Wir beabsichtigen gewisse von uns schon erworbene Einsichten in Graphen, auf die HgTe/CdTe Quantentröge zu übertragen. Dabei möchten wir uns im Bereich des Elektronen Transports in Ringsystemen und Randtransport vertiefen. Im Randtransport erwarten wir neuartige Korrelationseffekte im Schrotrauschen, bedingt durch die Topologie der Randzustände, was eine eindeutige Charakterisierung dieser Zustände ermöglichen würde.