Fractional quantization of Hall resistance as a consequence of mesoscopic feedback
介绍了一种非线性单粒子模型，它描述了系统在量子霍尔区的特性。该模型需要磁薛定谔方程与空间可变的磁通量密度。通量的分布是通过介观力学（MeM）的假设在我以前的文章中介绍[cf. J. Phys. Chem. Solids，65（2004），1507-1515; J. Geom. Phys.，第55/1（2005）卷，第1-18页]。该模型被发现意味着精确的整数和分数量子化的霍尔电导。事实上，在填充因子值$N/M$下，霍尔电阻为$R_H = \frac{h}{2e^2}\frac{M}{N}$。假设霍尔板的几何形状为矩形。具有介观反馈回路的磁薛定谔方程的特殊性质使我们能够证明霍尔电阻的量子化是电荷和通量量子化的直接结果。我相信这里给出的结果揭示了MeM在量子物理学中的整体地位，证实了它的有效性。
2005-11-08 cond-mat.mes-hall
On mesoscopic forces and quantized conductance in model metallic nanowires
利用局域密度泛函壳修正方法研究了凝胶模型纳米线的能量和电导。与其他有限尺寸费米子系统的研究类似，例如，简单金属团簇或He-3团簇，我们发现作为其半径（横向约化维数）的函数的线的能量导致形成自选择魔线构型（MWC，即，具有增强的稳定性的线半径的离散序列），源自电子光谱的量子化，即形成子带，其是簇中电子壳层的类似物。这些能量的变化导致了从纳米线的一个MWC到另一个MWC的转变所需的力的振荡，并且与纳米线的量子化电导（单位为2*e^2/h）的逐步变化直接相关。
1999-06-01 cond-mat.mes-hall nucl-th
Real-time feedback control of a mesoscopic superposition
我们表明，连续的实时反馈可以用来跟踪，控制和保护两个空间分离的波包的介观叠加。的反馈协议是由一个近似的状态估计，并需要两个连续的测量，同时进行。对于纳米机械和超导谐振器，这两种测量都可以通过将谐振器耦合到超导量子比特来实现。
2011-03-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Mesoscopic transport in two-dimensional topological insulators
拓扑态由于具有许多有趣的输运性质而引起了人们的广泛关注。特别地，二维拓扑绝缘体（2D TI）具有无带隙的反向传播导电边缘通道，具有相反的自旋，其在拓扑上被保护免受反向散射。两个基本特征应该确认弹道边缘通道在亚微米极限的存在：4端电导预计将被量化在通用值$2e^{2}/h$，和非本地信号应该出现由于沿样品边缘的净电流，携带的螺旋状态。另一方面，对于较长的通道的电导已被发现偏离量化值。本文综述了零磁场下基于碲化汞量子阱的二维拓扑绝缘体（2D-TI）输运的实验和理论研究工作。我们提供了一个概述的基本机制预测偏离量子化运输由于反向散射（伴随着自旋翻转）之间的螺旋通道。我们讨论了该模型的细节，它考虑到了边缘和散装的总电流的贡献，并再现了实验结果。
2019-10-10 cond-mat.mes-hall
Mesoscopic Rectifiers Based on Ballistic Transport: Playing off Classical against Quantum Mechanics
最近关于对称破缺介观半导体结构的实验在横向电流-电压特性方面表现出惊人的整流效应，具有广阔的应用前景。我们提出了一个简单的微观模型，它考虑到载流模式的能量依赖性，并解释了整流效应的相互作用的完全量子化和准经典的系统中的传输通道。它还建议设计一个弹道整流器与优化的整流信号和预测电压振荡，这可能会提供一个实验测试的机制考虑在这里。
2001-12-17 cond-mat.mes-hall
Quantum phase transition of dynamical resistance in a mesoscopic capacitor
从理论上研究了介观电容器的动态响应，介观电容器由一个量子点通过点接触连接到一个电子库和一个耦合到栅极电压的电容组成。在垂直于二维电子气的强磁场中实现了填充因子为nu的量子霍尔边缘态。我们讨论了噪声驱动的量子相变的边缘态的输运性质，考虑到欧姆浴连接到栅极电压。在没有噪声的情况下，当nu>1/2时，系统的电荷弛豫在R_q=h/（2e^2）处普遍量子化，而当nu<1/2时，系统发生Kosterlitz-无噪声跃迁，这极大地改变了动力学电阻的性质.相变由噪声栅极电压促进，并且我们看到，即使对于nu=1的整数量子霍尔边缘，也可以发生相变。当噪声的耗散足够小时，R_q的量化值被槽阻抗移动。
2010-07-26 cond-mat.mes-hall
Free-electron Model for Mesoscopic Force Fluctuations in Nanowires
当两个金属电极分离时，在接触断开之前形成纳米尺寸的线（纳米线）。在这个收缩过程中测得的电导显示出量子化电导的迹象，单位为G_0=2e^2/h。最近的实验表明，在分离过程中作用在金属丝上的力会波动，这被解释为是由于原子重排。在这份报告中，我们使用一个简单的自由电子模型，两个简单的几何形状，并表明，电子的贡献力的波动与实验发现的值，约2 nN。
1997-11-24 cond-mat.mes-hall
Quantum Theory for Mesoscopic Electric Circuits and Its Applications
本讲座将展示介观电路的量子理论概述及其进一步发展。在理论上，阐明了电荷离散性在介观电路中的重要性。介观LC设计是量子化的，与电荷的离散性一致。给出了电荷和电流的不确定度关系。在$p$ -表象下，将定态薛定谔方程转化为Mathieu方程，从而形式化地求解了波函数和能谱。作为进一步的应用，通过将介观环视为纯L-设计，得到了持续电流。当将该理论应用于纯C设计时，出现了库仑阻塞现象。关于介观电路的态随时间的演化，我们可以用特征线法来研究。为了研究电路中的耗散效应，我们使用密度矩阵公式。在这个公式中，几种类型的“非对角”耗散预计将被讨论。
1999-07-12 cond-mat.mes-hall
Feedback Control of a Quantum Dot
介观结构通常在开环配置中操作，而大多数实际的电子设备，包括量子干涉设备，如SQUID，利用反馈闭环操作。本文提出了一些基本的考虑使用反馈的介观样品具有普遍的统计性质。介观波动的可控性被证明是连接到连续渗流的问题，导致需要两个控制参数，以实现鲁棒控制。
1998-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Quasideterministic generation of maximally entangled states of two mesoscopic atomic ensembles by adiabatic quantum feedback
我们提出了一种有效的准确定性方案来产生两个原子系综的最大纠缠态。该方案是基于总原子布居的量子非破坏测量和绝热量子反馈的测量输出的条件。该计划的高效率进行了测试，并确认数值理想的光电探测，以及在存在的损失。
2005-09-26 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Using Qubits to Measure Fidelity in Mesoscopic Systems
我们指出的相似之处，在定义中的“保真度”的量子系统和生成函数确定通过量子线的电荷传输的完整的计数统计，并建议使用通量或电荷量子比特的测量。作为一个应用程序，我们使用的概念内的第一个量化的形式主义的保真度，以获得新的结果和见解的生成函数的完整的计数统计。
2006-12-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Anomalous magnetic response of a quasi-periodic mesoscopic ring in presence of Rashba and Dresselhaus spin-orbit interactions
研究了具有Rashba和Dresselhaus自旋轨道相互作用的准周期介观Fibonacci环中由磁通量驱动的持续电荷电流的性质。在紧束缚的框架下，我们用二次量子化方法计算了单个态电流和净电流。一个显着增强的电流中观察到的存在下的自旋-轨道耦合，有时它变得更高的数量级相比，自旋-轨道相互作用的自由斐波那契环。我们还建立了持续电流与环尺寸的标度关系，与斐波那契一代，从它可以直接估计电流的任何任意通量，即使在存在的自旋轨道相互作用，而不做数值模拟。目前的分析确实提供了一个独特的机会，确定持续电流，并没有讨论到目前为止。
2016-02-16 cond-mat.mes-hall
Magneto-transport in a quantum network: Evidence of a mesoscopic switch
我们研究了$θ$型三臂介观环的磁输运性质，其中上下子环分别由Aharonov-Bohm通量$ϕ_1$和$ϕ_2$穿过，在非相互作用的电子图像。采用离散晶格模型描述了两个外臂为二元合金晶格，而中间臂含有相同原子位置的量子网络。据观察，中间臂的存在下提供的扩展区域的频带内的本地化状态，并导致从高导电状态切换动作的可能性，以低导电的，反之亦然。通过研究网络中的持续电流，证明了这种行为的合理性。利用二次量子化方法计算了三个分支的总电流和单个电流，该方法可用于研究任何复杂量子网络中的磁响应.局域本征态的性质也从量子器件的不同位置的概率振幅进行了研究。
2012-06-19 cond-mat.mes-hall
Improving a solid-state qubit through an engineered mesoscopic environment
受控量子系统可以通过反馈改变其环境，从而导致环境的熵减少状态和改善系统相干性。在这里，使用一个量子点电子自旋作为控制和探针，我们准备的量子点核的反馈下的相干布居捕获和测量的演变，从热到一个减少熵的状态，扩展量子比特相干的直接后果。通过对电子自旋的Ramsey干涉测量，我们直接获得了制备后的核分布，并测量了核系综内相关性的出现和衰减。在最佳反馈下，电子的非均匀退相时间$T_2^*$延长了一个数量级，达到$39$ ~ns。我们的结果可以很容易地利用在量子信息协议利用自旋光子纠缠，并代表了一个步骤，创造量子多体状态的介观核自旋系综。
2017-06-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonequilibrium mesoscopic conductance fluctuations as the origin of 1/f noise in epitaxial graphene
我们研究了低温下外延石墨烯器件的1/f噪声特性与温度、电流和磁通量密度的关系。在低电流下，1/f噪声功率谱密度随温度的增加呈指数衰减，表明介观电导波动是温度低于50 K时1/f噪声的起源。在较高的电流，偏离典型的二次电流依赖性和指数温度依赖性发生的结果，由于电流加热的非平衡条件。应用Kubakaddi [S. S. Kubakaddi，Phys.Rev.B79，075417（2009）]，开发了描述外延石墨烯中的非平衡介观电导波动的1/f噪声功率谱密度的模型，并用于确定每个载流子的能量损失率。在Shubnikov-de Haas振荡的制度下，观察到1/f噪声的强烈增加，这是由于量子化磁场中的局域态引起的额外电导波动机制。当器件进入量子化霍尔电阻状态时，1/f噪声消失。如果电流增加，量子霍尔击穿就会出现。
2016-09-16 cond-mat.mes-hall
Quantized adiabatic quantum pumping due to interference
最近的理论计算表明，介观器件中由于电势调制引起的量子化电荷转移可以完全由电子波函数的干涉引起（1）导出了泵浦电荷Q的新公式（每周期）;它再现了Brouwer公式没有偏见，也产生的影响，调制电位的Landauer公式中存在的偏见。(2)对于旋转栅门几何形状，在栅极电压V_L（t）和V_R（t）随时间变化的情况下，Q的大小和符号由系统在{V_L-V_R}平面中穿过的闭合轮廓相对于该平面中的传输谐振的相对位置和取向确定。当透射峰值落在轮廓内时，获得Q（以e为单位）的k值，并由轮廓的缠绕数给出。(3)当调制电位是由于表面声波，Q表现出阶梯结构，整数值，让人想起实验观察。
2002-08-04 cond-mat.mes-hall
Coulomb-blockade effect in nonlinear mesoscopic capacitors
我们考虑一个相互作用的量子点作为一个单电子相干源工作。该点被隧道耦合到储存器，并且被电容耦合到具有所施加的ac电势的栅极端子。在低频下，这是RC电路的量子模拟，具有纯粹的动态响应。我们研究了大振幅交流脉冲的量子化动力学。在一个Keldysh-Green函数的形式主义，我们推导出随时间变化的电流在库仑阻塞制度。因此，我们的理论扩展了以前的模型，认为无论是非相互作用的电子在非线性响应或相互作用的电子在线性制度。我们证明了当充电能量大于隧道展宽时，电子发射和吸收共振发生分裂。对于非常大的充电能量，额外的峰值崩溃和原始的共振恢复，但具有降低的幅度。电容器发射的电荷的量子化由于库仑排斥而减少，并且出现额外的平台。此外，我们还讨论了微分电容和微分电阻随时间的变化。我们发现，在驱动频率的领先顺序的电流可以表示为一个加权和的非相互作用的电流移动的充电能量。
2016-10-21 cond-mat.mes-hall
Effects of voltage fluctuations on the current correlations in mesoscopic Y-shaped conductors
我们研究了连接到外部引线和电压探头的相位相干Y形导体中的电流波动。电压探头被认为具有有限阻抗，因此可能导致电路中的电压波动。应用Keldysh公式和鞍点近似适合于缓慢的波动，我们研究在零温度下的电流波动的反馈效应，由于波动的电压。我们考虑介观Y形导体的隧道结和扩散线。与两端导体，我们发现，对于Y形导体的电流时刻存在的外部阻抗不能从简单的裸时刻已经在第二时刻的重新缩放。作为一个直接的结果，我们发现，输出端之间的互相关可以成为积极的，由于在电路中的阻抗。我们提供了公式的参数范围，可以导致正的互相关。
2006-03-11 cond-mat.mes-hall
Magneto-transport in closed and open mesoscopic loop structures: A review
磁输运性质在闭环和开环结构内仔细审查紧束缚形式主义。在Aharonov-Bohm磁通$ϕ$作用下，在导电环中观察到了一种新的介观现象，并从量子相位相干、电子-电子关联和无序等方面探讨了这种现象.主要结果分三个部分进行了分析。首先，我们研究了持续电流的行为在不同分支的锯齿形碳纳米管内的Hartree-Fock平均场方法使用第二个量子化配方。持续电流的相位反转在几个分支作为哈伯德相互作用的函数被发现表现出有趣的模式。我们的数值计算结果表明，在锯齿形碳纳米管填充依赖的金属-绝缘体转变。接下来，我们解决了持续电流的行为在有序无序分离的纳米管记住壳掺杂纳米线，可以提供一个奇怪的电子行为，而不是均匀掺杂的纳米线的可能的实验实现。最后，我们把注意力集中在开环几何中的持续电流的行为，我们钳位在两个理想的半无限电极之间的有序的二元合金环，使电极环电极桥。从我们的研究中，我们提出，在适当的参数值的选择下，系统可以作为一个$p$型或$n$型半导体。
2015-07-23 cond-mat.mes-hall
Charge Relaxation Resistances and Charge Fluctuations in Mesoscopic Conductors
简要介绍了最近的工作，调查的时间依赖性弛豫的电荷和它的自发波动的介观导体在附近的门。低频电导的主导项由电容或电感发射度和耗散电荷弛豫电阻决定。电荷弛豫电阻由载流子在导体中的均方停留时间与平均停留时间的平方的比率确定。每个散射通道的贡献与半个电阻量子成比例。我们讨论了介观电容器，量子点接触，混沌腔，弹道导线和沿边缘通道在量子化霍尔制度的运输的电荷弛豫电阻。在平衡时，电荷弛豫电阻也通过涨落耗散定理决定了导体上电荷的自发涨落。特别令人感兴趣的是，在存在运输的制度，其中导体表现出散粒噪声的电荷波动。在低频率和电压下，电荷弛豫由非平衡电荷弛豫电阻决定。
1999-02-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
From Localized Packets to Plane Waves: A Time-Domain Approach to Transport in Mesoscopic Systems
AGH University of Krakow（克拉科夫AGH科技大学）
提出基于正交费米子波包的时域框架，精确构建Landauer输运，将电流表示为确定性电荷事件序列，无需动量空间运动学，并证明对任意能量色散成立。
2026-06-18 cond-mat.mes-hall
Out-of-Equilibrium Spin Transport in Mesoscopic Superconductors
传统超导体中的激发，Bogoliubov准粒子，是自旋为1/2的费米子，但它们的电荷是能量依赖的，事实上，在带隙边缘为零。因此，在超导体中（与普通金属不同），自旋自由度和电荷自由度可以分离。在这篇文章中，我们回顾了自旋注入到传统的超导体，并专注于最近的实验介观超导体。我们展示了如何准粒子自旋输运和平衡态自旋相关的超导性可以触发使用塞曼分裂的准粒子态密度在薄膜超导体与小自旋混合散射。最后，我们讨论了自旋动力学和准粒子自旋不平衡对超导能隙强度的反馈。
2017-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gigahertz quantized charge pumping in graphene quantum dots
单电子泵通过使安培能够根据电子的元电荷来重新定义，从而彻底改变了电学计量学。基于介观金属系统中的光刻固定隧道势垒和正常/超导混合旋转门的泵可以达到非常小的误差率，但仅在MHz的泵速对应于1 pA量级的小电流时。半导体结构中的可调谐势垒泵已经在GHz频率下工作，但误差率的理论处理更复杂，只能得到近似的预测。在这里，我们提出了一个单片，固定势垒单电子泵完全由石墨烯制成。我们演示了泵浦操作频率高达1.4 GHz，并预测在90 MHz的误差率低至百万分之0.01。结合量子霍尔效应和邻近感应约瑟夫森结的创纪录高精度，精确的量子化电流产生使量子三角形的全石墨烯闭合触手可及。石墨烯电荷泵在量子精密测量之外的预期应用包括在静电掺杂的双层石墨烯储层中经由电子-空穴复合的单光子产生，以及用于在量子信息处理中读出基于自旋的石墨烯量子位。
2012-07-27 cond-mat.mes-hall
Force, charge, and conductance of an ideal metallic nanowire
研究了在两个宏观金属电极之间形成的金属纳米线的导电和力学性能。二维和三维线与W（ide）-N（箭头）-W（ide）的几何形状建模的自由电子近似硬壁边界条件。隧道和量子尺寸效应的处理完全使用散射矩阵形式主义。当金属丝被拉伸到断裂点时，张力出现E_F/lambda_F量级的振荡，这种振荡与电导的量子化跳跃同步。的力和电导被示出为基本上是独立的宽部分（电极）的宽度。精确的结果进行了比较绝热近似;后者被发现高估的隧道效应，但仍然给出了定性合理的结果长度L>> λ_F的纳米线，即使是这种突然的几何形状。除了力和电导，纳米线的净电荷的计算和屏蔽的影响包括在线性响应理论。介观电荷波动的顺序e的预测是强烈相关的介观力的波动。费米能的局域态密度表现出与力和电导的精细结构相关的非平凡行为，表明将整个导线视为介观系统而不是仅处理狭窄部分的重要性。
1998-09-23 cond-mat.mes-hall
Algorithms for determining resistances in quantum Hall annuli with p-n junctions
石墨烯Corbino pnJ器件的一些有前途的应用包括二维狄拉克费米子显微镜，定制可编程量化电阻器和介观谷滤波器。在某些情况下，器件的可扩展性至关重要，如电阻计量等领域所示，石墨烯器件需要容纳100 μA量级的电流，以与现有基础设施兼容。然而，这些装置的制造仍然造成许多困难。在这项工作中，不寻常的量子化电阻中观察到的外延石墨烯Corbino pn结器件保持在i=2的平台，并同意与LTspice电路模拟器进行的数值模拟。描述实验和模拟数据的公式是根据经验得出的广义放置的三个电流端子，并准确地反映了观察到的部分边缘通道取消。这些结果支持使用紫外光刻作为扩大石墨烯基器件的一种方式，该器件具有适当窄的结，可以应用于各种子领域
2022-03-12 cond-mat.mes-hall
The quantized Hall conductance of a single atomic wire: A proposal based on synthetic dimensions
本文提出了一种直接测量一维原子气体输运中霍尔电导量子化的方法。我们的方法建立在两个主要成分上：（1）收缩光学势，它产生一个连接到两个水库的介观通道，以及（2）通道的时间周期性调制，专门设计用于沿着额外的合成维度产生运动。这个虚构的维度是由与紧密限制的通道相关联的谐振子模式跨越的，因此，相应的“晶格位置”与系统的能量密切相关。我们分析了这种混合二维系统的量子输运性质，突出了合成维所提供的吸引人的功能。特别是，我们演示了如何充满活力的合成维度的性质，结合准能谱的martally-driven通道，允许直接和明确的观察的量化霍尔效应在两个水库的几何形状。我们的工作说明了如何在最小的一维设置中访问物质的拓扑特性，并具有直接和实际的实验结果。
2019-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Approaching Zero-Temperature Metallic States in Mesoscopic Superconductor-Normal-Superconductor Arrays
放置在普通金属膜上的超导岛系统提供了二维（2D）超导性的可调实现;因此，它们可以阐明关于2D超导体和竞争态的性质的开放问题。特别是，岛系统已被预测表现出零温度金属状态。虽然在某些二维系统中存在这种金属态的证据，但它们的性质还没有得到很好的理解：传统的金属理论无法解释它们，而且它们的性质很难调整。在这里，我们表征的超导转变介观岛阵列系统作为岛的厚度和间距的函数。我们观察到两个过渡过程中的超导性，这两个过渡温度表现出意想不到的强大的抑郁症广泛分布的岛屿。这些凹陷与系统接近零温度金属态是一致的。过渡的性质和它们之间的状态解释使用的现象学模型，涉及稳定的超导性在每个岛上通过一个弱耦合，并从其邻居的反馈。
2011-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Feedback of the electromagnetic environment on current and voltage fluctuations out of equilibrium
本文提出了一种介观导体在宏观电磁环境中的低频电流和电压衰减器的理论。这个凯尔迪什场论在其鞍点上的评价为我们早期的唯象计算（使用级联朗之万方法）提供了微观的理由。来自环境的非线性反馈混合了不同阶数的振荡器，这解释了在最近的实验中观察到的隧道噪声的第三阶矩的意外温度依赖性。在非零温度下，三阶和更高阶的电流和电压放大器不再线性相关。我们表明，一个霍尔酒吧测量纵向电压和电流的霍尔电压放大器的电压放大器。我们超越鞍点近似考虑环境库仑阻塞。我们导出了对电流波动的n阶累积量的首阶库仑阻塞修正正比于（n+1）阶累积量的电压导数，推广了n= 1，2时任意n阶的结果.
2003-06-13 cond-mat.mes-hall
Counting Statistics of an Adiabatic Pump
研究了绝热泵浦过程中电荷通过介观器件的量子统计特性。得到了透射电荷分布函数随时间变化的S矩阵的一般表达式。它被应用到几个简单的例子泵循环。我们确定相干泵浦策略，导致二项式电荷分布，并尽量减少泵浦电流的波动。讨论了理想无噪声量子化泵浦的条件。
2000-02-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Magnetic Actuation and Feedback Cooling of a Cavity Optomechanical Torque Sensor
我们展示了一个介观铁磁针与腔光机械扭转谐振器的集成，其用于定量确定针的磁特性，以及放大和冷却的谐振器运动。利用该系统，我们可以测量小至32 zNm的扭矩，相当于检测0.12 A/m（150 nT）的外部磁场。此外，我们能够提取的磁性样品的磁化强度（1710 kA/m），不知道一个先验，证明该系统的纳米磁性研究的潜力。最后，我们表明，我们可以磁驱动的扭转谐振器进入再生振荡，并阻尼其机械模式温度从室温到11.6 K，而不牺牲转矩灵敏度。
2017-07-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
