ナノスケール素子における熱輸送現象と量子論的相関の検出の理論

纳米器件中热传输现象和量子相关性的检测理论

基本信息

批准号：
20J11318
负责人：
山本剛史
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J11318/
关键词：
超伝導回路における量子多体状態量子熱輸送

项目摘要

多準位系を介した熱輸送に関する研究を行い、単純な二準位系では現れない多準位系に特有の熱輸送特性が線形熱コンダクタンスの温度依存性に現れることを明らかにした。この研究によって、多準位系を用いた複雑な機能を持つ量子熱デバイスの研究開発に有用になることが期待される。また、乱れのあるの１次元ジョセフソン接合列におけるマイクロ波散乱に関する研究も行った。１次元ジョセフソン接合列は低いロスと高いインピーダンスを持つため、応用面からも重要な超伝導回路である一方で、乱れが加わると超伝導-絶縁体転移を示すことが知られている興味深い系である。この研究では、乱れによって生じる非自明な局在状態がマイクロ波透過率に現れ、単純な白色ノイズポテンシャルでは記述できないジョセフソン接合列に特有なものであることを明らかにした。この研究成果は、乱れによって引き起こされる複雑な量子多体状態を解明する上で、理論と実験の双方にとってベンチマークとなるものである。さらに、磁性不純物のある金属界面で生じるスピン流に関する研究を行い、磁性不純物によって生じる典型的な量子多体効果である近藤効果がスピン流を増大させることを数値くりこみ群の手法を用いて明らかにした。この研究成果により、近藤効果をはじめとする量子多体状態のスピン励起についてスピントロニクスの観点からアプローチできる可能を示した。最後に、抵抗のあるジョセフソン接合におけるマイクロ波散乱に関する研究を行った。長年、量子相転移の有無が議論されているこの超伝導回路系において、量子モンテカルロ法による数値計算と解析計算とを用いることで、抵抗のあるジョセフソン接合のインピーダンスの挙動を明らかにした。この研究により、長年議論が続いている量子相転移について、動的性質という新しい視点を与えることができた。

我们通过多级系统进行了有关热传输的研究，并发现在线性热电导的温度依赖性中，在简单的两级系统中没有出现的多级系统独有的热传输特性。预计这项研究将在使用多层系统具有复杂功能的量子热器件的研究和开发中有用。我们还对受干扰的一维Josephson结序中的微波散射进行了研究。一维的约瑟夫森连接序列的损失较低和高阻抗，使其从应用的角度成为重要的超导电路，但在施加干扰时表现出超导性绝缘体过渡的有趣系统。这项研究表明，由扰动引起的非平凡定位状态出现在微波透射率中，并且是约瑟夫森连接序列所独有的，而简单的白噪声电位无法描述。这项研究发现是理论和实验阐明由扰动引起的复杂量子多体态的基准。此外，我们对具有磁性杂质的金属界面上发生的自旋电流进行了研究，并使用了数值重新归一化组技术来澄清伴有磁性杂质产生的典型量子多体效应的Kondo效应会增加自旋电流。这项研究结果表明，可以从旋转三通的角度来接触量子多体状态的自旋激发，包括围to效应。最后，我们对电阻约瑟夫森连接中的微波散射进行了一项研究。在这个超导电路系统已经进行了多年的争论中，使用量子蒙特卡洛方法的数值和分析计算来阐明电阻性约瑟夫森连接的阻抗行为。这项研究为我们提供了关于长期存在的量子相变（称为动态特性）的新观点。