| 研究課題/領域番号 |
19J11360
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分13010:数理物理および物性基礎関連
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 (2020)
東京大学 (2019) |
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研究代表者 |
長谷川 雅大 慶應義塾大学, 理工学部, 研究員
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2020年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | 量子ドット / 断熱ポンピング / 輸送 / 近藤効果 / 熱電流ノイズ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
物理系が相転移を起こす場合、系の緩和時間が無限大に発散してしまう現象が知られている。系の緩和時間が無限大に発散することは系に対して準静的操作が行えないことを意味する。相転移によって起きる緩和時間の発散は各論的には理解されつつも、その関係に普遍性があるかは数理的に明らかにされていない。相転移の有無と準静的操作が可能であるかの関係性を数理的に明らかにすることは、量子アニーリング等の量子計算分野などにおいても重要な課題である。本研究では相転移によってもたらされる緩和時間の発散の数理的な構造を、解析手法・数値計算手法を駆使して明らかにすることを目指す。
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| 研究実績の概要 |
・近藤領域における断熱ポンピングに関する研究成果
本研究計画の目標である、コヒーレント輸送領域での量子多体効果が引き起こす相転移が断熱ポンピングへ与える影響を明らかにするために、量子ドット系における量子多体効果が引き起こす相転移の代表例である近藤効果が断熱電荷ポンピングに与える影響を調べた。まず、解析計算に関する進展として、近藤領域の断熱電荷ポンピングの性質を調べる上で必要な、相関関数を数値くりこみ群を用いてより簡易に計算できるように定式化を改良した。数値計算に関する進展としては、本研究用に拡張した数値くりこみ群による計算コードが一通り完成し、計算を行える段階となった。現在はその整合性をチェック中である。計算コードのチェックが終了次第、計算を行い、近藤領域における断熱電荷ポンピングの輸送特性と、近藤状態が出現する相転移による系の緩和時間の変化を調べ、その成果をまとめる。
・熱電流ノイズの近藤効果に関する研究成果
並行して、断熱ポンピング以外に近藤領域において、量子多体効果を捉える手法として、熱電流ノイズの研究も行った。電流ノイズ測定は電荷輸送に関わる有効電荷を調べる上で重要な測定手法であり、近藤領域において、電圧バイアスによる電流ノイズ測定を用いて、電荷輸送を担う有効電荷が分数電荷であることが証明された。一方、近年の技術進歩により、電圧バイアス以外にも温度バイアスによる熱電流の測定が可能となりつつある。本研究では、電圧バイアスではなく温度バイアスを印加した際の熱電流のノイズを測定する場合に、電流ノイズ測定では見ることができない熱電流固有の輸送プロセスが見ることができ、近藤領域にある場合に電流ノイズと熱電流ノイズに定量的な違いが現れることを示した。本研究成果は、半導体界面上の量子系における量子多体効果を調べる新たな手法として、熱電流の重要性を強調する先駆的なものである。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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