Theoretical study on control and observation of quantum states by many-body effects using mesoscopic complexes

利用介观配合物进行多体效应控制和观察量子态的理论研究

• 批准号: 21K03415
• 负责人: 阪野 塁
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Keio University (2022)The University of Tokyo (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03415/
• 关键词: 量子ドット; 量子輸送; 近藤効果; 量子多体効果; 局所フェルミ流体; 輸送現象; 量子干渉効果; 量子もつれ; メゾスコピック; 多体効果

近藤効果は典型的な量子多体効果であり、多彩な物質系や人工系において観測されてきた。近藤効果の典型的なエネルギースケールは近藤温度と呼ばれ、近藤効果による物性を調べる際に鍵となる重要な量である。近藤効果は低温で、不純物原子や量子ドットの磁気モーメントがそれに結合した伝導電子によって一重項を形成し、磁気モーメントを消失するクロスオーバー現象である。そのため観測された物理量のクロスオーバー過程の温度として、大雑把に決めることがよく行われてきた。しかし、近年、人工量子系では低エネルギーでの精緻な物性測定が可能になり、近藤効果によって掲載された局所フェルミ流体状態の詳しい探索が集中的に行われている。その際には、局所フェルミ流体理論によって定義された近藤温度と定量的整合するように測定することで、局所フェルミ流体状態の多くの物性を定量的に明らかすることが可能になる。我々は、近藤温度を定量的に決める方法として、基底状態における磁場依存性に現れる普遍スケーリング特性を利用することを提案した。量子ドットの近藤効果の電流が磁場によって抑制される時、コンダクタンスがゼロ磁場の値の半値を与える磁場の強さには近藤温度と比例関係がある。この比例定数を厳密解を用いて特定した。さらに、コンダクタンスの磁場依存性を簡素な解析式で与えられながらも信頼性の高い経験則式を、厳密解と最小2乗法を用いて導出した。これも実験データへの曲線あてはめに利用することで近藤温度の導出に用いることができる。さらに我々は、この手法を実際のカーボンナノチューブ量子ドットで観測された実験に適用して、近藤温度の解析を行った。その結果、コンダクタンスの磁場依存性の普遍特性の再現に成功し、ゲート電圧依存性も定性的に理論とよく合うことを確認できた。この手法は量子ドットに限らず、温度の制御の難しい冷却原子系などで特に有用な新しい方法である。

Kondo is a typical quantum many-body fruit, colorful matter system and artificial system. Kondo fruit typical growth factors, Kondo temperature, Kondo fruit physical properties, key factors Kondo's effect is that at low temperatures, impurity atoms combine to form a heavy electron term, and magnetic particles disappear. The temperature of the process of measuring physical quantities is determined by the temperature of the process. In recent years, artificial quantum systems have been developed to measure physical properties in detail, and Kondo's results have revealed the detailed state of the fluid in the field. The definition of Kondo's temperature and physical properties in fluid theory can be used to determine the temperature and physical properties of the fluid. I propose a method for determining the temperature of the substrate and its dependence on the magnetic field The current of the quantum field effect is proportional to the magnetic field value and the magnetic field strength. The proportion of the solution is very specific. The magnetic field dependence of the magnetic field is derived from the simple analytical formula and the secret solution of the magnetic field dependence. The curve of Kondo's temperature is used. In addition, the temperature analysis of Kondo is carried out by the method of measuring the temperature of the sample. The results show that the general characteristics of the magnetic field dependence of the magnetic field are successfully reproduced, and the theory of the electric voltage dependence is confirmed. These methods are especially useful for cooling atomic systems due to their quantum limitations and temperature control.

项目成果

磁場中の量子ドット系の非線形電流に対するトンネル結合・バイアス電圧の非対称性の効果

隧道耦合和偏置电压不对称对磁场中量子点系统非线性电流的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: 堤和彦;寺谷義道;阪野塁;小栗章
• 通讯作者: 小栗章

Numerical study on transport through Aharonov-Bohm ring with an embedded quantum dot II

嵌入量子点的阿哈罗诺夫-玻姆环传输的数值研究 II

• 发表时间: 2022
• 作者: Zhang Yujie;Rui Sakano;and Mikio Eto
• 通讯作者: and Mikio Eto

強相関SU(4)量子ドット系の輸送係数における３体Fermi流体補正

强相关SU(4)量子点系统输运系数的三体费米流体校正

• 发表时间: 2022
• 作者: 本山海司;堤和彦;寺谷義道;阪野塁;小栗章
• 通讯作者: 小栗章

Universite Paris Saclay(フランス)

巴黎萨克雷大学（法国）

Kondo Effect and Phase Measurement in Double Quantum Dot in Parallel

双量子点并行的近藤效应和相位测量

• DOI: 10.7566/jpsj.91.014703
• 发表时间: 2022
• 期刊: J. Phys. Soc. Jpn.
• 作者: Yujie Zhang;Rui Sakano;and Mikio Eto
• 通讯作者: and Mikio Eto