メゾスコピック量子輸送系における平均流と揺らぎの統計力学的研究

• 研究課題/領域番号: 21740288
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 数理物理・物性基礎
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 齊藤 圭司 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教 (90312983)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2010年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2009年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 非平衡 / 非線形物理学 / 非平衡統計力学 / 輸送現象 / 熱伝導現象 / 非平衡熱力学 / 熱伝導 / 電気伝導

研究概要

フェルミーパスターウラムモデルといわれる、調和的なバネと4次の非線形バネで最近接格子がつながれた系を用いて、熱伝導現象の次元依存性の研究を行った。熱伝導度は1,2次元では系のサイズに関してベキ発散をするのに対し、3次元では収束していく様子が観測された。
流れの揺らぎを系統立てて調べるために、調和格子上での熱流揺らぎの情報をすべて内在するカレントキュムラント生成関数 の一般公式を導出した。
また、アハロノフ-ボーム干渉計を用いて、世界で初めて揺らぎの定理の検証実験を行うことに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Linear response formula for finite frequency thermal conductance of open systems (2011)
  • 著者名/発表者名: Abhishek Dhar, Onuttom Narayan, Anupam Kundu, Keiji Saito
  • 雑誌名: Phys.Rev.E vol.83 ページ: 11101-11101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linear response formula for finite frequency thermal conductance of open systems (2011)
  • 著者名/発表者名: Abhishek Dhar, Keiji Saito, et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.E 巻: 83
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chaotic Transport in the Symmetry Crossover regime with Spin-Orbit interaction (2010)
  • 著者名/発表者名: Keiji Saito, Taro Nagao
  • 雑誌名: Phys.Rev.B vol.82 ページ: 125322-125322
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-equilibrium Fluctuation Relation in a Quantum Coherent Conductor (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Nakamura, Y.Yamauchi, M.Hashisaka, K.Chida, K.Kobayashi, T.Ono, R.Leturcq, K.Ensslin, Keiji Saito, Y.Utsumi, A.C.Gossard
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. vol.104 ページ: 80602-80602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bidirectional Single-Electron Counting and the Fluctuation Theorem (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Utsumi, DS.Golubev, M.Marthaler, Keiji Saito, T.Fujisawa, Gerd Schon
  • 雑誌名: Phys.Rev.B vol.81 ページ: 125331-125331
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat conduction in a three dimensional anharmonic crystal (2010)
  • 著者名/発表者名: Keiji Saito, Abhishek Dhar
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. vol.104 ページ: 40601-40601
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat conduction in a three dimensional anharmonic crystal (2010)
  • 著者名/発表者名: Keiji Saito
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 巻: 104
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-equilibrium Fluctuation Relation in a Quantum Coherent Conductor (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Nakamura, Keiji Saito, et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 巻: 104
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bidirectional Single-Electron Counting and the Fluctuation Theorem (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Utsumi, DS.Golubev, M.Marthaler, K.Saito, T.Fujisawa, Gerd Schon
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 81 ページ: 80602-80606
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat conduction in a three dimensional anharmonic crystal (2010)
  • 著者名/発表者名: Keiji Saito, Abhishek Dhar
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 104 ページ: 40601-40604
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonequilibrium Fluctuation Relation in Quantum Conductors (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Nakamura, Y.Yamauchi, M.Hashisaka, K.Chida, K.Kobayashi, T.Ono, R.Leturcq, K.Ensslin, Keiji Saito, Y.Utsumi, A.C.Gossard
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 104 ページ: 115427-115430
  • 査読あり
• [雑誌論文] Semiclassical Theory for Universality in Quantum Chaos with Symmetry Crossover (2009)
  • 著者名/発表者名: Keiji Saito, Taro Nagao, Sebastian Muller, Petr Braun
  • 雑誌名: Journal of Phys.A : Math.Theor. vol.42 ページ: 495101-495101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cooling mechanisms in molecular conduction junctions (2009)
  • 著者名/発表者名: Michael Galperin, Keiji Saito, Alexander V.Balatsky, Abraham Nitzan
  • 雑誌名: Phys.Rev.B vol.80 ページ: 115427-115427
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluctuation Theorem in a Quantum-Dot Aharonov-Bohm Interferometer (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Utsumi, Keiji Saito
  • 雑誌名: Phys.Rev.B vol.79 ページ: 235311-235311
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluctuation Theorem in a Quantum-Dot Aharonov-Bohm Interferometer (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Utsumi, Keiji Saito
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 79 ページ: 235311-235319
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cooling mechanisms in molecular conduction junctions (2009)
  • 著者名/発表者名: Michael Galperin, Keiji Saito, Alexander V.Balatsky, Abraham Nitzan
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 80 ページ: 115427-115438
  • 査読あり
• [雑誌論文] Semiclassical Theory for Universality in Quantum Chaos with Symmetry Crossover (2009)
  • 著者名/発表者名: Keiji Saito, Taro Nagao, Sebastian Muller, Petr Braun
  • 雑誌名: Journal of Phys.A : Math.Theor. 42 ページ: 495101-495122
  • 査読あり
• [学会発表] Generating Function Formula of Heat Transfer in Harmonic Networks (2011)
  • 著者名/発表者名: 齊藤圭司
  • 学会等名: 日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] Generating Function Formula of Heat Transfer in Harmonic Networks (2011)
  • 著者名/発表者名: 齊藤圭司
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 3次元FPU格子の熱伝導 (2009)
  • 著者名/発表者名: 齊藤圭司
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 3次元FPU格子の熱伝導 (2009)
  • 著者名/発表者名: 齊藤圭司
  • 学会等名: 日本物理学会 2009秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-25