2015 Fiscal Year Research-status Report
場の理論を用いた高速駆動外場下の非平衡量子輸送の研究
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15K05124
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | メゾスコピック系 / 非平衡統計力学 / 物性理論 / 量子ドット / 光物性 / フォノン輸送 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
強い周期外場のもとでの量子ドットの非平衡電流ノイズを定式化し、ハートリー近似の範囲内で具体的に光支援電流ノイズを評価した。その結果、低電圧領域の熱電流ノイズ(ジョンソン・ナイキストノイズ)が顕著に増加し、それが有効温度の上昇として理解できることを示した。また電流保存則を満たす近似で必須となるバーテックス補正についても計算を行い、その性質を議論した。この研究は原著論文としてまとめられ出版された。また新しく2つの研究テーマを立ち上げ、それぞれの研究で順調に結果が得られた。(1)熱浴の温度・化学ポテンシャルを周期的に変化させたときに量子ドットを流れるポンプ電流を、ハートリー近似の範囲で評価した。量子ドット内に電子間相互作用があるときにのみ電流が生じることを明らかにし、ポンプ電流は熱浴の変化に量子ドットの有効準位の応答の遅れによって生じることを示した。この成果は原著論文としてまとめられ、現在投稿中である。(2)2準位系を介したフォノンの熱輸送について、スピン・ボゾン模型を出発点とした量子モンテカルロ計算を行った。熱浴が非オーミック的な性質を有する場合のフォノン輸送が、Sequential tunneling(励起状態経由した最低次のトンネル過程)、Cotunneling(仮想状態を経由した高次のトンネル過程)およびIncoherent tunneling(量子力学効果が破壊されて生じる2準位間のトンネル遷移過程)のいずれかによって生じることを明らかにした。この成果については、現在論文を準備中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた、ゆらぎの定理の拡張に関する研究計画は、他グループが研究を進めていることがわかったため、計画を変更せざるを得なかった。しかし、新しく立ち上げた研究のうち、最初のポンプ電流の理論については、定常状態熱力学における非平衡状態間の遷移の過剰熱評価に利用することが可能であり、今後この方向へ研究をさらに推進できることがわかった。これは予想外の成果であった。またフォノン輸送についても、見込みよりもずっと多くの興味深い結果を得ることができた。総合して、全体としてほぼ予定通りに研究が進捗していると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はナノスケール素子の非平衡定常輸送に関する定常状態熱力学の構築へと研究を進展させる。また、フォノン輸送に関する研究成果をまとめ、数値計算手法の改良を行う。さらに新たに輸送現象における量子測定効果について、新しいプロジェクトを立ち上げ、研究を遂行する予定である。
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| Causes of Carryover |
成果発表のよい機会が年度内になく、次年度に行われる国際会議(StatPhys)での成果報告を行う方がより成果をアピールできると判断したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は、国際会議(StatPhys)での旅費・滞在費として使用する予定である。
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