メゾスコピック系における測定の反作用とトポロジカルな準粒子

• Project/Area Number: 26870080
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Condensed matter physics I
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 久保 敏弘 筑波大学, 数理物質系, 研究員 (00645286)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2015: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2014: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: Aharonov-Bohm効果 / 電子間相互作用 / 朝永・ラッティンジャー液体理論 / 線形伝導 / 非平衡グリーン関数法 / メゾスコピック系

Outline of Annual Research Achievements

昨年度までの研究では、量子ドットを含むAharonov-Bohm(AB)干渉計に、量子ドット電荷計を静電的に結合させて、AB干渉計を環境と見なした場合の量子ドット電荷計における線形伝導に着目してきた。このような系では、量子ドット電荷計を通過する電子はAB位相を直接獲得していないにもかかわらず、電子間相互作用によって量子ドット電荷計における線形伝導にAB磁束に対する振動が現れる。特に、電子間相互作用が強い状況で、電子間相互作用によって誘起されたAB振動のvisibilityが電子・正孔対称点近傍において1になることを示した。
この物理的なメカニズムはまだ明らかとなっていないが、電子間相互作用が強い極限で適用可能な運動方程式の切断近似を用いていることに原因があるのではないかと思い、別の近似法を試してみた。改良2次摂動理論と呼ばれる定性的には相互作用の強い領域から弱い領域までを広くカバーできる近似法で同様の計算を試みた。結果として、定性的には同じような振る舞いを得たため、近似のせいではなく何か物理的に意味のある結果ではないかと思われる。

それと並行して、これまでの量子ドットを含むAB干渉計の量子ドットを含む経路側を量子ホール効果のエッジ状態を記述するカイラルな1次元電子系の有効理論であるカイラル朝永・ラッティンジャー液体理論を用いて記述するようなモデルの検討を開始した。より一般的なモデルを考えるために、相互作用する領域を量子ドットのように点ではなく、有限の広がりをもった領域とし、相互作用パラメータを階段関数的に与えるモデルを構築した。

Research Products

• [Presentation] Coulomb Interaction Induced Aharonov-Bohm Oscillations (2015)
  • Author(s): Toshihiro Kubo, Yasuhiro Tokura
  • Organizer: 21st International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
  • Place of Presentation: Sendai International Center, Japan
  • Year and Date: 2015-07-26 – 2015-07-31
• [Presentation] Coulomb Interaction Induced Aharonov-Bohm Oscillations (2015)
  • Author(s): Toshihiro Kubo, Yasuhiro Tokura
  • Organizer: 21st International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
  • Place of Presentation: Sendai International Center （宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2015-07-26
• [Presentation] 干渉計と静電的に結合した量子ドット系における非局所Aharonov-Bohm振動 (2014)
  • Author(s): 久保敏弘、都倉康弘
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 中部大学
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Presentation] Non-local Aharonov-Bohm Effects in Transport through a Quantum Dot Capacitively Coupled to a Non-equilibrium Aharonov-Bohm Interferometer (2014)
  • Author(s): Toshihiro Kubo, Yasuhiro Tokura
  • Organizer: 8th International Conference on Quantum Dots
  • Place of Presentation: Pisa Conference Center, Italy
  • Year and Date: 2014-05-11 – 2014-05-16