Nonequilibrium charge dynamics in quantum Hall edge channels

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 26247051
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Condensed matter physics I
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Fujisawa Toshimasa 東京工業大学, 理学院, 教授 (20212186)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 都倉 康弘 筑波大学, 数理物質系, 教授 (20393788) ; 橋坂 昌幸 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 主任研究員 (80550649)
• Research Collaborator: Hata Tokuro
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: メゾスコピック系 / 量子ホール効果

Outline of Final Research Achievements

This project is aiming at understanding quantum many-body effects in charge and chargeless transport in edge channels of two-dimensional semiconductor systems in high magnetic fields and controlling non-equilibrium states in artificial low-dimensional electronic systems. We have successfully investigated Tomonaga-Luttinger behaviors like spin-charge separation, chargelss heat transport, and coupling to other degrees of freedom (phonons), as proposed initially. Extended works on fractional charge tunneling through a local fractional quantum Hall region and electron-phonon hybrid quantum systems were also performed. These works clearly encourage further studies on plasmon integrated circuits and quantum information channels in such systems.

Free Research Field

低次元電子系

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本課題では、低次元電子系、特にカイラル一次元電子系に特有の電荷輸送・非電荷輸送を探求したという点に、学術的意義がある。通常の３次元系と異なり、非平衡状態が準安定的に存在できることは驚くべき結果であり、可積分モデルである朝永ラッティンジャー流体の特徴をよく表している。このような顕著な非平衡ダイナミクスは、様々な発展形が期待される。例えば、カイラル一次元系、可積分一次元系の性質は、プラズモン集積回路や量子情報伝達チャネルとして応用できる可能性を秘めている点で波及効果の高い内容になっており、社会的意義をもたらす可能性が十分にある。