2017 Fiscal Year Research-status Report
非平衡電子相関による電流揺らぎの解明とその解析手法の開発
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16K17723
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
阪野 塁 東京大学, 物性研究所, 助教 (00625022)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 近藤効果 / フェルミ流体 / 繰り込まれた摂動論 / 電流交差相関 / 量子ドット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
カーボン・ナノチューブ量子ドット中の磁気モーメントを磁場により制御することで、SU(2)とSU(4)近藤効果間の遷移現象を制御し、実験グループと共同で観測に成功した。特にこの2つの近藤効果は低エネルギー状態が共に局所フェルミ流体特性を示すため、実験観測量のべき乗則や線形電流から区別することが難しかった。そこで本研究では、超高感度の電流ノイズ観測技術を利用して非線形電流と電流ノイズを調べた。これにより各近藤状態領域に特有の量子揺らぎの大きさを電流と電流ノイズの比で与えられるファノ因子から特定することで、近藤効果の種類の特定と遷移の観測に成功した。この研究により、量子多体系の相転移、遷移現象の観測に電流ノイズの観測が有効であることが明らかになった。
また、交換相互作用のある近藤効果が起きている量子ドットの電流交差相関を、繰り込まれた摂動論と数値繰り込み群を用いて理論的に調べ、非線形電流中に励起された準粒子間の電荷やスピンの相関特性を明らかにした。特に低エネルギーの性質を詳しく調べるために、交換相互作用のある不純物アンダーソン模型の繰り込まれた摂動論を整理し、カウンター項の具体的な表式を導出した。この手法を用いて、電流の交差相関を調べ、非線形電流中には量子もつれした準粒子状態が現れることを確認した。また、この量子もつれ状態の結果として観測される電流やスピン流の交差相関の性質を明らかにした。この研究により、局所フェルミ流体の準粒子の量子もつれについての理解がすすんだ。
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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
当初の目的の一つであった、局所フェルミ流体の電流中のベル相関した準粒子対を直接検出するための理論を構築するには至っていない。それは、系の分配関数を調べた結果、準粒子対はいくつかの散乱源により発生し、それぞれで対中の準粒子は前方後方の両方に散乱することがわかり、観測量である電流や電流相関から直接、個々の準粒子対の相関している全スピンを、電流から数え上げることに問題があるためである。しかし、電流やスピン流の交差相関特性は詳しく明らかになり、論文として発表することができた。
また、実験グループとの共同研究も論文を発表し、粒子正孔非対称アンダーソン模型の電流や電流の解析を理論・実験両面から進めていて学会発表も行っていて順調に継続中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究により、近藤効果の起こっている量子ドットの、準粒子間の量子もつれの直接的な観測は、ベル相関を調べる範囲では難しいことがわかった。そこで、スピン流の交差相関について、ベルの不等式を援用し、電荷やスピンの交差相関自体が古典限界を超えていることを議論する。
また、粒子正孔非対称な場合の近藤量子ドットの非線形電流についての研究は他グループが開発した微視的局所フェルミ流体論によりすでに明らかにされてしまったが、その理論的手法を援用して電流ノイズ、ショットノイズの理論研究を展開する。その際、繰り込まれた摂動論を利用することで、現象論的フェルミ流体論と微視的フェルミ流体論の関係を、粒子正孔非対称な場合について、明らかにする。さらに、実験グループの電流ノイズのショットノイズ依存性のデータと比較し、解析を発展させる。
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| Causes of Carryover |
研究のまとめ方に当初の方針からの転換が生じたため、国内外の会議での発表予定が遅れた。今年度中に国際会議での講演費用として使用する予定である。
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