Many-body dynamics of electrons on helium

氦上电子的多体动力学

基本信息

  • 批准号:
    1708331
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 43.1万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-06-01 至 2020-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Non-Technical AbstractLow-dimensional systems, where particles are confined to one or two dimensions, is one of the major directions of modern condensed matter physics. These systems display many interesting behaviors, such as the quantum Hall effect, that do not occur in three dimensional materials. These unusual properties also make them of great interest for new devices and understanding these systems is also critical for progress in nanotechnology. Electrons on the surface of liquid helium was the first two-dimensional electron system discovered experimentally. It stands out as the most pristine two-dimensional system, as this system has no defects. Therefore studying it paves the way for understanding major physical phenomena in two dimensions without being hindered by imperfections. Because of the lack of disorder, the system is also of significant promise in terms of developing hardware for quantum information science. An important advantageous feature of the system is the possibility to control its parameters in a broad range, which enables characterizing various aspects of the system in a coherent fashion. As such, studying electrons on an helium surface provides a perfect ground for educating students interested in fundamental science and technology.Technical AbstractThe proposed work is a joint experimental and theoretical effort with a dual aim. One goal is to understand the basic aspects of the electron dynamics that result from the strong electron correlations and the interaction with the quantum field of the vibrations of the helium surface. The other is the use of the system to study, in a well-controlled environment, the fundamental problems of condensed-matter physics that are hard to access in other systems because of defects. To this end, the proposed work will address the interplay of electron correlations and the coupling to a bosonic field in the response to resonant radiation; the change of the structure and the conductivity of the electron liquid and solid phases by spatially periodic electrostatic lattices; and the novel effects which emerge in a spatially periodic magnetic field and should provide an insight into new aspects of spin-orbit coupling in two-dimensional systems.
非技术摘要低维系统,其中粒子被限制在一维或二维,是现代凝聚态物理的主要方向之一。这些系统表现出许多有趣的行为,例如三维材料中不会发生的量子霍尔效应。 这些不寻常的特性也使它们对新设备产生了极大的兴趣,并且了解这些系统对于纳米技术的进步也至关重要。液氦表面的电子是第一个通过实验发现的二维电子系统。它是最原始的二维系统,因为该系统没有任何缺陷。因此,研究它为理解二维的主要物理现象而不受缺陷的阻碍铺平了道路。由于缺乏无序性,该系统在开发量子信息科学硬件方面也具有重大前景。该系统的一个重要优势特征是能够在较宽的范围内控制其参数,从而能够以连贯的方式表征系统的各个方面。因此,研究氦表面上的电子为教育对基础科学和技术感兴趣的学生提供了一个完美的基础。技术摘要所提出的工作是具有双重目标的联合实验和理论工作。目标之一是了解电子动力学的基本方面,这些方面是由强电子相关性以及与氦表面振动的量子场的相互作用产生的。另一个是利用该系统在良好控制的环境中研究凝聚态物理的基本问题,而这些问题在其他系统中由于缺陷而难以解决。 为此,拟议的工作将解决电子相关性和共振辐射响应中与玻色子场的耦合的相互作用;空间周期性静电晶格改变电子液相和固相的结构和电导率;以及空间周期性磁场中出现的新效应,应该为二维系统中自旋轨道耦合的新方面提供见解。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Coherent multiple-period states of periodically modulated qubits
周期性调制量子位的相干多周期状态
  • DOI:
    10.1103/physreva.100.042101
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Dykman, M. I.
  • 通讯作者:
    Dykman, M. I.
Unconventional field-effect transistor composed of electrons floating on liquid helium
  • DOI:
    10.1088/1361-648x/aae5ef
  • 发表时间:
    2018-11-21
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Nasyedkin, K.;Byeon, H.;Pollanen, J.
  • 通讯作者:
    Pollanen, J.
Anomalous Attenuation of Piezoacoustic Surface Waves by Liquid Helium Thin Films
  • DOI:
    10.1007/s10909-018-02115-0
  • 发表时间:
    2019-05-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Byeon, H.;Nasyedkin, K.;Pollanen, J.
  • 通讯作者:
    Pollanen, J.
Mobility of a spatially modulated electron liquid on the helium surface
  • DOI:
    10.1103/physrevb.101.245435
  • 发表时间:
    2020-06-24
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Moskovtsev, K.;Dykman, M., I
  • 通讯作者:
    Dykman, M., I
Integrating superfluids with superconducting qubit systems
将超流体与超导量子比特系统集成
  • DOI:
    10.1103/physreva.101.012336
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Lane, J. R.;Tan, D.;Beysengulov, N. R.;Nasyedkin, K.;Brook, E.;Zhang, L.;Stefanski, T.;Byeon, H.;Murch, K. W.;Pollanen, J.
  • 通讯作者:
    Pollanen, J.
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  • 通讯作者:
    Johannes Pollanen

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知道了