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2016 年度 実績報告書

メゾスコピック量子導体における非平衡熱電効果と揺らぎの定理

研究課題

研究課題/領域番号 26400390
研究機関三重大学

研究代表者

内海 裕洋  三重大学, 工学研究科, 准教授 (10415094)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード非平衡・非線形物理 / メゾスコピック量子輸送 / 半導体ナノ構造
研究実績の概要

平成28年度は主に以下の成果を得た。
1)「量子導体を流れる情報量のと電子数分布」:前年の研究を発展させ、電極の電子数を観測した場合の情報量の分布をもとめた。この期待値は実際に利用できるエンタングルメントを定量化する。また、Peltier効果(熱電効果)のアナロジーを使い、一電子が運ぶ情報量の効率の分布を求めた。成果の意義は、粒子数の測定を記述する手法を開発したことで、熱電効果との対応を明確にし、情報と熱電効果のアナロジーをつけた点にある。
2)「量子導体中の熱電効果における効率の分布」の研究:量子系では、出力電流と入力熱流は揺らぐために、効率の揺らぎが重要となる。そこでトンネル接合の場合で効率の分布を計算し、効率の期待値が時間依存性を持つことを示した。本研究結果の意義は、有限時間では効率の期待値が巨視的な効率を上回り得ることを明らかにした点である。
研究期間全体を通じて実施した研究の成果について:研究の目的は量子導体において発熱によるエントロピー生成が、非平衡電気伝導特性とくに「量子揺らぎの定理」にあたえる影響を明らかにすることであり、実施計画は,電流確率分布の理論(完全計数統計理論)を用いて、熱電効果の量子揺らぎの定理を構築することである。
成果の具体的内容について、「熱溜めと結合した量子導体における、熱流の確率分布と揺らぎの定理」の研究で開発した手法を、「非平衡スピントルクによる微小磁石の反転確率」と「熱電効果について効率の揺らぎの分布」の研究に発展させた。また「量子系の事前・事後選択のもとでの、熱溜めに放出する熱流の確率分布」の研究を発展させ、「自己情報量の分布」の研究に発展させた。これらは開始当初の実施計画を超えて、熱電効果における量子揺らぎの定理における、微小熱機関としての熱溜めの役割と、情報エントロピーの役割を明らかにした意義があると考えている。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] ベングリオン大/テルアビブ大(イスラエル)

    • 国名
      イスラエル
    • 外国機関名
      ベングリオン大/テルアビブ大
  • [雑誌論文] Heat and Charge Current Fluctuations and the Time-Dependent Coefficient of Performance for a Nanoscale Refrigerator2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Okada Yasuhiro Utsumi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 86 ページ: 024007-1-10

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.7566/JPSJ.86.024007

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] AC transport and full-counting statistics of molecular junctions in the weak electron- vibration coupling regime2017

    • 著者名/発表者名
      A. Ueda, Y. Utsumi, Y. Tokura, O. Entin-Wohlman, A. Aharony
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 146 ページ: 092313-1-14

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1063/1.4973707

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fluctuation theorem of a mesoscopic engine and spin switching2016

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Utsumi, Tomohiro Taniguchi
    • 雑誌名

      Fortschritte der Physik

      巻: - ページ: 1-5

    • DOI

      10.1002/prop.201600049

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 情報量と熱量の完全計数統計2017

    • 著者名/発表者名
      内海裕洋
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス (大阪府・豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] 磁化ダイナミクスにおける自己発振状態への時間変化2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤貴博, 内海裕洋, 谷口知大
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス (大阪府・豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] トンネル接合における電流、スピン流、熱流の相関と揺らぎ2017

    • 著者名/発表者名
      岡田大輝, 内海裕洋
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス (大阪府・豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] The fluctuation of charge, heat and spin currents2016

    • 著者名/発表者名
      H. Okada, Y. Utsumi
    • 学会等名
      International workshop on nano-spin conversion science & quantum spin dynamics
    • 発表場所
      University of Tokyo Hongo campus, Tokyo, Japan
    • 年月日
      2016-10-12 – 2016-10-15
    • 国際学会
  • [学会発表] 情報量と粒子数の同時確率分布と効率2016

    • 著者名/発表者名
      内海裕洋
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学 角間キャンパス (石川県・金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [学会発表] 微小な冷却機における電流、熱流の揺らぎと成績係数の時間依存性2016

    • 著者名/発表者名
      岡田大輝,内海裕洋
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学 角間キャンパス (石川県・金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [学会発表] Fluctuating charge and heat currents and the time dependent coefficient of performance for a nanoscale refrigerator2016

    • 著者名/発表者名
      H. Okada, Y. Utsumi
    • 学会等名
      9th International Conference on Physics and Applications of Spin Phenomena in Solids (PASPS 9)
    • 発表場所
      Kobe International Conference Center, Kobe City, Japan
    • 年月日
      2016-08-08 – 2016-08-11
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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