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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

研究課題

研究課題/領域番号 16K17723
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 物性Ⅰ
研究機関東京大学

研究代表者

阪野 塁  東京大学, 物性研究所, 助教 (00625022)

研究協力者 小栗 章  
小林 研介  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワード近藤効果 / 量子ドット / 非局所相関 / 量子輸送 / 量子相関 / 電子輸送 / フェルミ流体 / 繰り込まれた摂動論 / 電流交差相関 / 電流揺らぎ / 量子もつれ / 物性理論 / メゾスコピック系 / 強相関電子系
研究成果の概要

半導体ナノスケール素子によって組み上げられた人工量子系中で観測される、量子多体効果の性質を電流ゆらぎを用いて明らかにした。特に制御された素子の持つ対称性の効果と、多体効果によって形成された量子もつれ状態の特性を明らかにした。具体的にはカーボンナノチューブ量子ドットの近藤効果を磁場やゲート電圧、電極の接合を変化させることにより非線形電流や電流ゆらぎに現れる、フェルミ流体特性を超えた補正項の性質を実験、理論により明らかにした。また、2重量子ドットに電流中に近藤効果によって励起された量子もつれの性質を明らかにし、ベルの不等式を用いた量子もつれによる非局所相関の実証方法を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で調べられた近藤効果は、電子による多体効果の最も基本的な現象である。その現象の低エネルギーでの発現機構は50年以上に渡って徹底的に研究されてきて、すでによくわかっている。しかし、動的性質についてはまだ未解決で重要な問題が多く、今日まで研究が続いている。さらに、近藤効果の動的性質の理解を深めることは、物質の機能・性質を明らかにする重要な鍵となる。また、近藤効果は磁気モーメントなど電子の持つ特性に非常に敏感であり、ナノスケール素子で量子多体効果の制御と観測の成功は、電子の性質を利用する新しい微小デバイスの加工、制御技術の向上に大きく貢献すると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] パリ南大学(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Universite de Paris-Sud(フランス)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Paris-Sud University(France)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Bell-state correlations of quasiparticle pairs in the nonlinear current of a local Fermi liquid2019

    • 著者名/発表者名
      Sakano Rui、Oguri Akira、Nishikawa Yunori、Abe Eisuke
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 号: 15

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.155106

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 平衡状態にある近藤効果(その1)非平衡グリーン関数入門2018

    • 著者名/発表者名
      阪野塁、小栗章
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 53 ページ: 279-303

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Current cross-correlation in the Anderson impurity model with exchange interaction2018

    • 著者名/発表者名
      Sakano Rui、Oguri Akira、Nishikawa Yunori、Abe Eisuke
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 97 号: 4 ページ: 045127-045140

    • DOI

      10.1103/physrevb.97.045127

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantum Fluctuations along Symmetry Crossover in a Kondo-Correlated Quantum Dot2017

    • 著者名/発表者名
      Ferrier Meydi、Arakawa Tomonori、Hata Tokuro、Fujiwara Ryo、Delagrange Rapha?lle、Deblock Richard、Teratani Yoshimichi、Sakano Rui、Oguri Akira、Kobayashi Kensuke
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 118 号: 19 ページ: 196803-196803

    • DOI

      10.1103/physrevlett.118.196803

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] <講義ノート>非平衡電流ゆらぎでみる量子ドットの電子多体効果(第61回物性若手夏の学校 集中ゼミ)2017

    • 著者名/発表者名
      阪野塁
    • 雑誌名

      物性研究・電子版

      巻: 6 号: 4 ページ: 1-23

    • DOI

      10.14989/229030

    • NAID

      120006384182

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Field-enhanced Kondo correlations in a half-filling nanotube dot: evolution of an SU(N) Fermi-liquid fixed point2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Teratani, R. Sakano, R. Fujiwara, T. Hata, M. Ferrier, T. Arakawa, K. Kobayashi, and A. Oguri
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 85 号: 9 ページ: 0947181-18

    • DOI

      10.7566/jpsj.85.094718

    • NAID

      210000134101

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 近藤効果の起こっている量子ドットの電荷状態の 電流ゆらぎによる検出実験2016

    • 著者名/発表者名
      阪野塁
    • 雑誌名

      物性研だより

      巻: 56 ページ: 17-19

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] 3端子量子ドットに生成されたベル状態2019

    • 著者名/発表者名
      阪野塁, 小栗章
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Anderson不純物の非線形応答に対するトンネル結合の非対称性の効果2019

    • 著者名/発表者名
      堤和彦, 寺谷義道, 小栗章, 阪野塁
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A measurable form of Bell's correlation of spin currents across a double dot in the Kondo regime2019

    • 著者名/発表者名
      Rui Sakano, Akira Oguri, Yunori Nishikawa, Eisuke Abe
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多端子量子ドットのスピン電流の交差相関2019

    • 著者名/発表者名
      阪野塁
    • 学会等名
      強相関電子系理論の最前線
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Spin current correlation in a three terminal quantum dot2019

    • 著者名/発表者名
      R. Sakano and A. Oguri
    • 学会等名
      Topological Phases and Functionality of Correlated Electron Systems 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin current correlation in a three terminal quantum dot2018

    • 著者名/発表者名
      Rui Sakano
    • 学会等名
      International Symposium on Frontiers of Quantum Transport in Nano Science
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フェルミ流体のベル相関2018

    • 著者名/発表者名
      阪野塁
    • 学会等名
      研究会&科研費報告会「メゾスコピック系における非平衡スピン輸送の微視的理解とその制御」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 磁場によるSU(4)からSU(2)近藤状態へのクロスオーバー:NRGによる有限温度の解析2017

    • 著者名/発表者名
      寺谷義道, 小栗章, 阪野塁, Meydi Ferrier, 荒川智紀, 秦徳郎, 小林研介
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府・豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Bell pair creation in current of Kondo-correlated dot2017

    • 著者名/発表者名
      Rui Sakano, Akira Oguri, Yunori Nishikawa, and Eisuke Abe
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting
    • 発表場所
      New Orleans(USA)
    • 年月日
      2017-03-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] NRG study of field induced crossover from SU(4) to SU(2) Kondo state in a carbon nanotube quantum dot2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshimichi Teratani, Akira Oguri, Rui Sakano, Meydi Ferrier, Tokuro Hata, Tomonori Arakawa, and Kensuke Kobayashi
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting
    • 発表場所
      New Orleans(USA)
    • 年月日
      2017-03-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 結合非対称な近藤ドットの電流ノイズ2017

    • 著者名/発表者名
      阪野塁, 小栗章, 秦徳郎, 寺谷義道, Meydi Ferrier, 荒川智紀, 小林研介
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 軌道縮退不純物アンダーソン模型の繰り込まれた摂動論2017

    • 著者名/発表者名
      阪野塁, 小栗章
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Shot noise of spin and orbital Kondo effect in carbon nanotube quantum dot2016

    • 著者名/発表者名
      Rui Sakano
    • 学会等名
      The Fourth NCTU-RIKEN Symposium on Physical and Chemical Science
    • 発表場所
      理研(埼玉県・和光市)
    • 年月日
      2016-11-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 局所フェルミ流体のベル相関と完全計数統計2016

    • 著者名/発表者名
      阪野塁, 小栗章, 西川裕規, 阿部英介
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県・金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] カーボンナノチューブ量子ドットにおける近藤効果:スピン軌道相互作用とHund結合の影響2016

    • 著者名/発表者名
      寺谷義道, 小栗章, 阪野塁, Meydi Ferrier, 荒川智紀, 秦徳郎, 小林研介
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県・金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] SU(N)-M電子 近藤singlet状態の局所電子分布2016

    • 著者名/発表者名
      小栗章, 寺谷義道, 阪野塁, Meydi Ferrier, 荒川智紀, 秦徳郎, 小林研介
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県・金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Field-Enhanced Kondo Correlations in a Half-Filling Nanotube Dot2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshimichi Teratani, Akira Oguri, Rui Sakano,Meydi Ferrier, Tomonori Arakawa, Tokuro Hata, and Kensuke Kobayashi
    • 学会等名
      Osaka City University and National Taiwan Normal University mini-workshop
    • 発表場所
      Taipei(Taiwan)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] ISSP Activity Report 2017

    • URL

      http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/docs/ar2017.pdf

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 近藤効果の内部構造と量子ゆらぎの解明に成功

    • URL

      http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/news2.html?pid=608

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] ISSP Activity Report 2015

    • URL

      http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/docs/ar2015_Part5.pdf

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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