量子系における揺動散逸定理のマクロな破れ

量子系统中涨落耗散定理的宏观违反

• 批准号: 19J21816
• 负责人: 久保 賢太郎
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J21816/
• 关键词: 揺動散逸定理; 電流ゆらぎ; 局在; 二次元電子系; Hall伝導度; 量子Hall効果; 線形応答理論; Kubo公式; ホール伝導度; 量子ホール効果; 量子測定理論; 久保公式; 磁場センサ; 磁化ゆらぎ

これまでに我々が示した揺動散逸定理の巨視的な破れは、Hall伝導度と非対角電流ゆらぎが異なる物理に従っていることを示唆している。この点に着目し、前年度までに取り組んできた非対角電流ゆらぎの性質について引き続き調べた。まず巨視系の非対角電流ゆらぎには、非局在状態だけではなく局在状態も寄与することを示した。これは対角電流ゆらぎや電気伝導度には見られない新奇な性質である。次に局在状態・非局在状態の非対角電流ゆらぎへの寄与がどの程度異なるのかについて評価するために、低温強磁場下の不純物のある二次元電子系において具体的な数値計算を行った。その結果として非対角電流ゆらぎに対する両者の寄与は同程度であることがわかった。これはHall伝導度には局在状態が全く寄与しないことと著しく異なっている。 解析計算を用いた考察によりこのような違いが現れることの物理的起源についても一定の理解が得られた。上記の結果はまた非対角電流ゆらぎの振る舞いは不純物の有無にほとんど影響されないことを意味している。この結果を非対角電流ゆらぎの測定結果から電子数密度やLandau準位占有率推定に応用する提案も行った。この方法は量子Hall効果関連の実験が行われる通常の設定において、数%程度の誤差で占有率を推定することができる。以上の成果は論文にまとめ発表を行った。この論文は論文誌Journal of the Physical Society of JapanのPapers of Editors’ Choiceに選ばれ、JPSJ 2022年2月号の注目論文やJPS Hot Topicsに取り上げられるなどの評価を頂いている。また本年度は博士課程の学生としても最終年度となったため、特別研究員として研究してきた3年間の成果を博士論文としてまとめた。その結果として無事に博士の学位を取得することができた。

こ れ ま で に I 々 が shown し た 揺 dynamic dissipation theorem の macroscope な broken れ は, Hall 伝 conductance と the Angle of current seaborne ゆ ら ぎ が different な る physical に 従 っ て い る こ と を in stopping し て い る. こ の point に mesh し, before the annual ま で に group take り ん で き た the Angle of current seaborne ゆ ら ぎ の nature に つ い て lead き 続 き adjustable べ た. The まず giant vision is the <s:1> non-opposite Angle current ゆらぎに ゆらぎに, the non-local state だけで なく なく, the local state まず is sent to the する とを とを とを indicating た. Youdaoplaceholder5 れ angular current ゆらぎや electrical charge 伝 conductance に see られな られな novelty な properties である. に bureau in the states, not in state の the Angle of current seaborne ゆ ら ぎ へ の send が ど の degree different な る の か に つ い て review 価 す る た め に, low-temperature の under strong magnetic field is not pure の あ る secondary yuan an electronics に お い specific line number of な numerical calculation を っ て た. The そ そ result is that the と て て て the non-opposite current ゆらぎに is the same as that of the する and である である とがわ ゆらぎに った った った. こ れ は Hall 伝 conductance に は bureau in state が all く send し な い こ と と the し く different な っ て い る. Analytic calculation を with い た investigation に よ り こ の よ う な violations い が now れ る こ と の physical origin に つ い て も must have の understand が ら れ た. The above record indicates that the <s:1> result is また また, the non-opposite Angle current is ゆらぎ, the <s:1> vibration is る, the <s:1> impurity <e:1> is present or not にほとん, the <e:1> has an influence されな, the <s:1> とを とを とを とを implies that the <s:1> て る る る る. こ の results を Angle current seaborne ゆ ら ぎ の determination results か ら electron number density や Landau quasi presumption who share に 応 with す る line proposal も っ た. こ の way は quantum Hall unseen fruit masato even の be 験 が line わ れ る の usually set に お い て presumption, degree of several % error で の share を す る こ と が で き る. The above <s:1> achievements にまとめ papers にまとめ published を lines った. Youdaoplaceholder2 Papers Journal of the Physical Society of Japan <s:1> Papers of Editors' Choiceに selected ばれ JPSJ February 2022 issue <s:1> notable papers やJPS Hot On Topicsに, take the げられるな げられるな <s:1> 価を comments on 価を and the top て て る る. ま た Dr は の students this year と し て も final annual と な っ た た め, special researcher と し て research し て き た の results を 3 years PhD thesis と し て ま と め た. Youdaoplaceholder0 そ result と て て no problem に doctoral degree を obtained する する とがで た た

项目成果

巨視的二次元電子系における電流ゆらぎへの局在状態の寄与

局域态对宏观二维电子系统电流波动的贡献

• 发表时间: 2021
• 作者: 久保賢太郎;浅野建一;清水明
• 通讯作者: 清水明

巨視系における電流ゆらぎの位置依存性

宏观系统电流波动的位置依赖性

• 发表时间: 2020
• 作者: 久保賢太郎;浅野建一;清水明
• 通讯作者: 清水明

Robustness of Equilibrium Off-Diagonal Current Fluctuation against Localization of Electron States in Macroscopic Two-Dimensional Systems

宏观二维系统中平衡非对角电流涨落对电子态局域化的鲁棒性

• DOI: 10.7566/jpsj.91.024004
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan
• 影响因子: 1.7
• 作者: Kubo Kentaro;Asano Kenichi;Shimizu Akira
• 通讯作者: Shimizu Akira