開放量子系の非エルミート縮退点を活用した新奇なトポロジカル量子ポンプの理論構築

利用开放量子系统非厄米简并点的新型拓扑量子泵的理论构建

基本信息

批准号：
19K14611
负责人：
橋本一成
金额：
$ 2.66万
依托单位：
University of Yamanashi
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は主として制御パラメータの連続変調に対する非断熱量子ポンピングの定式化に取り組んだ．これまでの研究で、量子ドット系などの多くの開放量子系では、電子の非平衡ダイナミクスを記述する超演算子が緩和モード(緩和率を表す固有値の実部が非ゼロのモード)に例外点を持つことを明らかにした．従来の断熱量子ポンピングの定式化では、パラメータ変調に対して定常状態（ゼロ固有状態）が直ちに追随するという断熱近似のもとで、この定常状態からの量子輸送への寄与のみが考慮されてきた．そのため、この断熱量子ポンプの定式化の範疇では例外点をもつ緩和モードの寄与を取り込むことができない．そこで、本年度の研究では緩和モードの寄与を取り込んだ非断熱量子ポンピングの定式化をおこなうことで、例外点が量子ポンピングに与える影響を議論するための準備を行なった．特に本年度の研究では、量子ドットに一定周波数で回転する回転磁場を印加した場合に、磁場の回転に対する応答として生じる電子輸送に注目した．具体的には、磁場を印加した量子ドットと単一の電子溜（電極）が結合したモデルに注目し、磁場の回転によってドット・電極間に生じる純スピン流を定式化した．このような系の従来の取り扱いでは、磁場の回転が非常に遅いなどの仮定を行い、断熱近似を適用することでスピン流を定式化することが行われてきた．それに対して、本研究では磁場と共に回転する座標系への座標変換を用いることで、断熱近似を用いないスピン流の定式化を行い、緩和モードがあらわに寄与する時間スケールを含む量子ポンピングの定式化を行なった．

今年，我们主要致力于制定非绝热量子泵送以连续调节控制参数。先前的研究表明，在许多开放量子系统（例如量子点系统）中，描述电子非平衡动力学的超级操作机在弛豫模式中具有异常（代表弛豫率的特征值的实际部分为非零）。在传统的绝热量子抽水的制定中，仅在稳态近似下考虑了从该稳态传输的量子转运的贡献，在绝热近似中，稳态（零元素态）立即遵循参数调制。因此，在该绝热量子泵的配方中，不能纳入具有例外点的弛豫模式的贡献。因此，今年的研究是为了制定非绝热的量子抽水，并结合了松弛模式的贡献，并准备讨论异常点对量子泵的影响。特别是，今年的研究集中在电子传输上，当将旋转磁场施加到恒定频率的量子点上时，这是响应磁场的旋转而发生的。具体而言，我们集中在一个模型上，在该模型中，磁场的量子点应用于耦合的单个电子储层（电极），并配制了由于磁场旋转而导致的点和电极之间发生的纯旋转电流。在常规处理此类系统时，通过假设磁场非常缓慢并且施加绝热近似来制定自旋电流。相反，在这项研究中，通过使用坐标转换为与磁场旋转的坐标系，我们在不使用绝热近似的情况下制定了自旋电流，并配制了量子泵，包括时间尺度，其中弛豫模式有助于表现。