2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study on current fluctuation due to electron correlations in nonequilibrium systems
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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 / 量子ドット / 量子相関 / 電子輸送 / 非局所相関 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電流中に量子多体効果によって形成された量子もつれ状態を観測するためのナノスケールの微細素子構造を提案し、その量子もつれ特性を明らかにした。具体的には2重量子ドット構造に現れる局所フェルミ流体（近藤多体効果の低エネルギー状態）の残留相互作用によって電流中に励起された準粒子と正孔の対の量子もつれ特性を明らかにした。特に、量子ドット間に働く交換相互作用による残留相互作用は非線形電流中にスピンの1重項と3重項の対を形成する。これらはそれぞれ最大量子もつれ状態を形成するが、これらの量子もつれを個別に取り出すことは難しい。そこで、実効的にに電流全体によって運ばれた量子もつれの特性を調べた。このとき、従来型のベル不等式を適用することで、実効的な量子もつれが評価でき、最大もつれ状態であることを明らかにした。さらに、実験観測可能なように、量子-局所実在論間の境界を変形することで、観測可能な2重量子ドットの全電流からも量子もつれを評価できる、新しいベルの不等式を導出した。このベルの不等式でも、交換相互作用に起因した多体効果による実効的なもつれ状態が、局所実在論の限界を上回る量子的なもつれであることを示せることを明らかにした。
また３つのリード電極に繋がれた量子ドットでは、電子間の相互作用がなくても、端子間で電子と正孔による量子もつれ状態を形成することを明らかにした。量子もつれを生成し、それを利用したデバイスを作成するには、単純な構造が求められる。我々の提案は、電子による相互作用を用いないフェルミ準位を利用した新しい量子もつれの生成機構となっている。実際に相互作用のある系でも連続トンネル領域や近藤効果の共鳴準位などを利用することで、実現可能である。
また、実験グループと協力し、粒子正孔非対称な場合の近藤効果の非線形電流に現れる、フェルミ流体補正について、解析を行った。
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