2017 Fiscal Year Annual Research Report
Matter gauge description and nonequilibrium transport phenomena of quantum nanostructure systems
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26400382
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
谷口 伸彦 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (70227221)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 量子ドット / 量子輸送 / 強相関電子系 / 非平衡現象 / ナノ系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
非平衝不純物準位Anderson模型は、ナノ構造系の非平衝量子輸送を考える際に現在標準的に用いられている理論模型であるが、量子ドットの電子相関効果を非平衡摂動理論で扱うと電荷保存則を破る結果を得るという根本的欠陥があることが知られている。そこで本研究課題は、系の持つゲージ不変性・位相的自由度（＝物質ゲージ場）に着目し、ナノ系の非平衡量子輸送現象を新たな視点から系統的解析を実行することのできる有効場理論を構築・展開することを目的とした。その結果、電荷保存則を明示的に満たし、かつ強い電子相関効果を非摂動的に取り込むことのできる「動的複合粒子描像」、およびそれに基づく近似法を提案することができた。これが本研究の重要な成果である。
最終年度となる本年度予算の支出は、研究実施計画に基づき、研究課題に関する成果発表を行うために研究代表者が参加した 日本物理学会および米国物理学会マーチ・ミーティングへの参加登録費・出張滞在費である。研究最終年度において、本研究課題の派生物として得られた実績は次の通り。
1．強い局所相関を持つ孤立多準位系では、演算子法により分配関数・グリーン関数を厳密に計算可能であることが知られていたが、これまで経路積分法による同様な評価は困難であった。このような局所相関系の経路積分に対し「動的複合粒子描像」に基づき、厳密評価する方法を示した。
２．電荷保存則を自然に保証する非平衡量子輸送現象の有効場理論（現象論的記述）とは、有限の流れを持つ非平衡定常状態を記述する熱力学理論形式とも言える。このような動機から、ナノ量子系定常状態の量子熱力学を具体的に構成し、熱力学量のみならず非線形量子輸送現象をも記述できることを示した。特に単一準位量子ドット系に対しては、このような非平衡熱力学構造が相互作用の有無によらず存在することを示すことができた。
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Research Products
(4 results)
