Conductivity of a two-dimensional HgTe layer near the critical width: The role of developed edge states network and random mixture of $p$- and $n$-domains
研究了宽度为$\sim$ 6.3~nm的二维碲化汞量子阱的电导率，该量子阱接近于从普通相到拓扑绝缘相的转变.费米能级应该达到总的能隙。考虑是基于渗流理论。我们已经发现，宽度的波动转换系统的随机混合物的域的正，负的能隙与内部边缘状态附近形成的零间隙线。在没有电势涨落的情况下，有限样品的电导由随机边缘态网络提供。无限大样品的零温电导率取决于电子沿零能隙线的自由运动和它们之间的隧穿。计算了边缘态穿过的单个$p$ - $n$结的电导，并将结果应用于电势涨落将系统转变为$p$ -和$n$ -畴的混合物的情况.指出了穿过$p$ - $n$结的隧穿阻止了随机系统的低温导电性，但后者由于穿过结的随机边缘态而恢复。
2020-03-19 cond-mat.mes-hall
Nonlocal resistance and its fluctuations in microstructures of band-inverted HgTe/(Hg,Cd)Te quantum wells
实验研究了含带反转HgTe/ Hg_{0.3} Cd_{0.7} Te量子阱的栅控微结构中的输运。使用许多接触的非局部电阻的测量证明，在耗尽制度的电流进行的边缘通道，如预期的二维拓扑绝缘体。然而，沟道电阻的高且非量化的值表明拓扑保护长度（即，螺旋边缘沟道中的载流子在没有反向散射的情况下传播的距离）比沟道长度短得多，该沟道长度为~100微米。弱的温度依赖性的电阻和温度相关的可再现的准周期性电阻波动的存在下，可以定性地解释由电荷池中的存在下，从边缘通道的电子隧道耦合。
2013-10-22 cond-mat.mes-hall
Conductance oscillations at the interface between a superconductor and the helical edge channel in a narrow HgTe quantum well
实验研究了带反转二维电子系统边缘与超导体界面的电子输运。该界面是作为一个隧道NbN侧接触到一个狭窄的8~nm碲化汞量子阱。它展示了超导能隙内具有有限电导的典型Andreev行为。令人惊讶的是，电导是由一些等距振荡调制。这种振荡只出现在超导能隙内和最低温度1~K以下。振荡在垂直于二维电子系统平面的磁场中完全消失。相反，振荡的周期仅受最高的，高达14 T的，面内取向的磁场的微弱影响。我们解释这种行为的干涉振荡的螺旋一维边缘通道由于接近超导体。
2015-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Which tunnel faster across a quantum Hall strip: fractional charges or electrons?
数值计算了分数电荷穿过圆柱体上Laughlin态的隧穿率。带宽度Y的衰减拟合为exp[- a（Y/ l）**2/12]，其中l是朗道长度，a约为1.0。这个速率是指数大于电子隧穿速率，可以解释为一个超流涡旋隧穿问题的类比。实验的影响包括“对应状态定律”、Aharonov-Bohm电阻振荡的周期性和通过量子散粒噪声进行的电荷测量。
1997-07-31 cond-mat.mes-hall
Tunneling phase diagrams in anisotropic Multi-Weyl semimetals
动机是令人兴奋的预测多Weyl拓扑半金属稳定的点群对称性[物理学评论快报。108（2012）266802]，我们研究了一类各向异性多Weyl半金属的隧穿现象。我们发现，对于不同范围的各向异性参数$λ$和入射角$θ$的远距离检测器将测量不同数量的传播透射模式。我们提出这些发现的相图，是有效的传入波与固定波数$k$ -能量是不固定的。为了更深入地了解这种现象，我们然后专注于最简单的情况下，各向异性的二次Weyl半金属和分析隧道系数解析和数值，以确认从相图的观察。我们的研究结果表明，非分析行为，这是一个相变的标志。这是一个动机，使一个正式的类比与相变是已知的统计力学。具体地说，我们认为，长距离限制在我们的隧道问题取代热力学限制在统计力学。更确切地说，找到与最近开发的动态相变形式主义的直接形式联系[物理学进展报告81（5）（2018）054001]。我们建议，这种类似的相变可以帮助分类在异国情调的半金属输运性质。
2022-04-21 cond-mat.mes-hall
Electronic entanglement via quantum Hall interferometry in analogy to an optical method
我们提出了一个在量子霍尔系统中利用电子-空穴对隧穿辐射产生轨道纠缠的干涉方案。所提出的设置是Cabello等人提出的光学干涉仪的电子版本。102，040401（2009）]，并且利用现有技术是可行的。它需要单通道传播和单一的主要来源。我们讨论了纠缠的产生和它的检测违反一个贝尔不等式。
2009-11-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Kondo effect in the helical edge liquid of the quantum spin Hall state
随着碲化汞量子阱中量子自旋霍尔（QSH）效应的观测，一个重要的问题是了解杂质对QSH区输运的影响。利用线性响应和重整化群方法，计算了磁性杂质存在下QSH绝缘体的边缘电导随温度的变化。在高温下，近藤和/或两粒子散射引起对数温度依赖性。在低温下，对于弱库仑相互作用的边缘液体的电导恢复到不寻常的幂律特性的“本地螺旋液体”的幺正性，而强相互作用运输收益弱隧穿通过杂质，只有一半的电子电荷转移在每个隧穿事件。
2009-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Transport through a quantum spin Hall quantum dot
最近在HgTe/（Hg，Cd）Te量子阱中实现的量子自旋霍尔绝缘体支持具有自旋动量锁定的拓扑保护、线性分散边缘态。局部磁交换场可以为边缘态打开能隙。提出了一种由两个这样的磁隧穿势垒组成的量子点结构，并分析了通过该器件的电荷输运。在格林函数和主方程相结合的方法研究了有限的偏置电压超出线性响应，栅极电压，和在量子点的充电能量的影响。在其他结果中，部分复发的非相互作用的行为被发现为强相互作用，并提出了由局部施加的栅极电压控制的边缘磁化的可能性。
2011-11-09 cond-mat.mes-hall
Over-Bias Light Emission due to Higher Order Quantum Noise of a Tunnel Junction
理解从原子级尖端到金属表面的隧穿需要考虑纳米尺度上的相互作用。电子的非弹性隧穿会产生光子发射，其能量直观上应该受到所施加的偏置电压的限制。然而，Schull等人的实验[Phys. Rev. Lett. 102，057401（2009）]表明，涉及电子与等离子体激元相互作用的更复杂的过程导致以过偏置能量为特征的光子发射。我们提出了一个类似于动态库仑阻塞的观察模型，最初是为了治疗介观电路中的电子环境而开发的。我们解释了实验结果定量的相关隧道的两个电子相互作用的LRC电路建模本地等离子体极化激元模式。为了解释过偏压发射，电子隧穿动力学的非高斯统计是必不可少的。
2014-03-14 cond-mat.mes-hall
A quantum effect in the classical limit: nonequilibrium tunneling in the Duffing oscillator
对于适当的参数，经典的Duffing振子在其定态具有已知的双稳态，具有低振幅和高振幅分支。正如从双阱势中的粒子的类比中所预期的那样，这些状态之间的跃迁在有限温度下或由于隧穿而在量子状态下成为可能。在这个类比中，除了局部稳定性，还可以通过比较两个潜在的最小值来讨论全局稳定性。对于Duffing振子，定态动态地出现，因此先验地，它们的潜在最小准则不存在。然而，全局稳定性仍然是相关的，并且可以定义为包含长时间，低温和接近经典极限的大多数人口的状态。此外，交叉点是全局稳定性从一个状态突然改变到另一个状态的参数值。对于双势阱模型，交叉点由势最小简并度定义。考虑到这种类比在其他方面是如此有效，因此对于Duffing振子来说，交叉点是不唯一的。相反，上述三个极限都不能相互交换，极限行为取决于它们被采用的顺序。更一般地，作为$\hbar\To0$和$T\To0$两者，比率$\hbarω_0/k_\mathrm{B}T$继续是关键参数并且可以具有任何非负值。这表明了平衡态隧穿和非平衡态隧穿在概念上的明显区别。我们通过研究光子数基础上的量子主方程给出了数值证据。独立的验证和一些进一步的理解，获得使用半解析方法中的相干态表示。
2012-08-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Mie scattering analog in graphene: lensing, particle confinement, and depletion of Klein tunneling
通过对小颗粒上光的米氏光的散射的类比，我们证明了在石墨烯中的Dirac电子波的传播可以通过充当量子点的圆形门控区域来操纵。大点使电子透镜，而较小的点共振散射需要电子约束在准束缚态。前向散射和克莱因隧穿几乎可以关闭小圆点的Fano共振所产生的共振散射和背景分区之间的干扰。
2013-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum dynamics of tunneling between ferromagnets
通过推导结的有效作用量，研究了两铁磁金属间的类约瑟夫森自旋电流。得到了具有完全O（3）对称性的直流自旋约瑟夫森电流。通过类比超导结，我们证明了一个与时间无关的均匀磁场可以作为交流自旋约瑟夫森效应的源。也就是说，自旋电流变成时间的周期函数，其周期与外部磁场的大小的倒数成比例。
2003-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coherent diffraction of thermal currents in Josephson tunnel junctions
本文从理论上研究了面内磁场作用下温度偏置约瑟夫森隧道结中的热输运。与约瑟夫森临界电流完全类似，通过结的热通量的相位相关分量显示相干衍射。热输运分析在三个典型的结几何形状突出其主要区别。值得注意的是，约瑟夫森耦合能量的最小化需要跨结的量子相位差以适当的磁通量间隔经历π滑移。提出并分析了一种适用于热衍射检测的实验装置。
2013-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Inhomogeneous state in non-equilibrium superconductor/normal metal tunnel structures: a LOFF-like phase for non-magnetic systems
本文分析了隧道电流$I$作用下隧道超导体-正常金属（NSN）结构中的非平衡态。我们使用一个近似的有效温度$T$和计算的电流-电压I-V特性。结果表明，I-V关系可以有一个S形的形式。我们确定不均匀的电流$I(x)$和温度$T(x)$的分布，所产生的结果的不稳定性的均匀状态与负微分电导（$dI/dV<0$）。我们讨论了一个类比与平衡超导体的交换场，其中不均匀状态预测的拉金Ovchinnikov和富尔德费雷尔是可能的。
2009-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The effective spin concept to analyze coherent charge transport in mesoscopic systems
引入有效自旋的概念，研究介观系统中的相位相干电荷输运与自旋量子比特上的量子操作之间的数学和物理类比。当与布洛赫球概念相结合时，这种同构允许用自旋电子学和量子计算领域的研究人员更熟悉的语言来制定输运问题。我们重新铸造众所周知的问题，隧道通过一个三角形散射体，共振隧穿结构，超晶格结构，和弹性散射体阵列，在特定的幺正操作（旋转）的旋量布洛赫球的电荷隧穿和自旋量子比特幺正操作之间的协同作用。
2009-09-15 cond-mat.mes-hall
Spin-dependent Klein tunneling in graphene: Role of Rashba spin-orbit coupling
在有效的狄拉克理论中，单层石墨烯在Rashba自旋轨道耦合和自旋简并双层石墨烯存在下的低能色散由形式上相同的表达式描述。我们探讨这种对应的运输选择手性隧道通过pn和pnp结作为一个具体的例子。采用基于紧束缚模型的实空间格林函数方法进行了弹道输运计算，覆盖并证实了以前基于Dirac理论的理论结果.在单层石墨烯中的Rashba耦合的存在下的手性隧穿被证明确实表现得像在双层石墨烯。禁止正常传输和自旋分离的综合效果内观察到的单带n到p传输制度。前者来自实自旋守恒，类似于双层石墨烯中的赝自旋守恒，而后者来自Rashba耦合的内在自旋霍尔机制。
2012-02-03 cond-mat.mes-hall
Quantum electromechanics: Quantum tunneling near resonance and qubits from buckling nanobars
分析最近的实验结果，我们发现类似的行为和三结超导量子比特和悬浮的碳纳米管之间的深刻的类比。当这些不同的系统在其共振附近交流驱动时，在弱驱动下观察到的共振单峰在驱动增加时分裂成两个子峰（图1）。这种不寻常的行为可以通过考虑两个系统在双阱势中的量子隧穿来解释。受这些实验的启发，我们提出了一种基于屈曲纳米棒的机械量子比特--一种小到量子相干的NEMS。为了将屈曲纳米棒作为量子比特的合法候选者，我们计算了产生两能级系统的有效屈曲势，并确定了两个局域态之间的隧道耦合。我们提出了不同的纳米机械量子比特的设计，并描述了如何操纵它们。此外，我们概述了可能的退相干通道和检测方案。纳米棒和研究得很好的超导量子比特之间的比较表明了未来量子力学的几个实验。
2006-01-02 cond-mat.mes-hall
Spin-Josephson effect in antiferromagnetic tunnel junctions
在约瑟夫森效应中，相干库珀对隧穿是由结两侧超导序参量之间的相位差驱动的。以此类推，结上的序参量的差异会导致对称性破缺状态下凝聚态物体的相干隧穿。为了展示这种现象的普遍性，并从一个现实的模型进行预测，我们研究了两个巡回反铁磁体之间的隧道结的情况。在平均场水平下，我们发现通过结的交错磁化的平衡电流与正常态电导和$\mathbf{S}_{L}\times \mathbf{S}_{R}$成比例，其中$\mathbf{S}_{L}$和$\mathbf{S}_{R}$是两侧的交错磁化。在微观上，这种效应来自于自旋为1电荷为0的粒子-空穴对的相干隧穿，这些粒子-空穴对的净波矢等于反铁磁波矢。我们解释了标准直流和交流约瑟夫森效应的相似性和差异。
2008-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Periodic Instanton and Phase Transition in Quantum Tunneling of Spin Systems
用周期瞬子方法研究了分子磁体Mn $_{12}$ Ac和双轴各向异性铁磁粒子的单轴自旋模型中逃逸率的量子经典跃迁.有效自由能在势垒顶部附近展开，类似于朗道相变理论。结果表明，对于单轴自旋模型，一级相变发生在临界外磁场$h_x = 1/4$以下，而对于双轴铁磁颗粒，一级相变发生在临界各向异性常数比$λ= 1/2$以上，这与以前的研究结果一致.
1999-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Guided modes in graphene waveguides
该研究类比光波导，探究对称量子阱构成的石墨烯波导的导模，基于对应经典运动和克莱因隧穿的两种色散关系，发现两类情形分别缺失三阶模与基模，为石墨烯基量子器件提供潜在应用方向。
2025-01-14 cond-mat.mes-hall
Coherent Tunneling in Exciton Condensates of Bilayer Quantum Hall Systems
由于强的层间关联，双层量子霍尔系统作为一个整体是一个单一的相干系统，而不是两个独立系统的弱耦合集合，这使得传统的隧道理论不适用。本文发展了总填充因子为$ν_T=1$的双层量子霍尔系统相干激子凝聚体的层间隧穿理论。我们的理论最重要的结果之一是，零偏置层间隧道电导峰被强烈增强，但即使在零温度下也基本上是有限的。我们明确计算的电导峰的高度作为层间距离的函数，这与实验进行了比较。强调了电导峰的层间距离依赖性是区分库仑相互作用多体效应引起的自发相干性和单粒子隧穿能隙引起的诱导相干性的关键性质之一。本文还强调指出，尽管这种强烈增强的隧穿电导是由层间相位相干引起的，但它并不是通常的约瑟夫森效应。我们提出了一个实验装置，用于测量耦合的双层量子霍尔系统的逆流电流中的真实约瑟夫森效应，这是一个更精确的类比超导中的真实约瑟夫森效应。
2006-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Exotic surface states in hybrid structures of topological insulators and Weyl semimetals
拓扑绝缘体（TI）和Weyl半金属（WSM）是自然界中两种常见的拓扑物质。然而，它们通过拓扑相变彼此直接相关。在本文中，我们调查的问题，这两个拓扑阶段是否可以同时存在于一起，在联合边界的组合，混合表面状态。我们分析了有效的模型的三维TI和反演对称WSM和耦合的方式，某些对称性，如反转，被保存。隧道耦合的方法使我们能够获得的混合表面态哈密顿解析。这提供了一个详细的研究其色散关系取决于所调查的耦合的可能性。对于自旋对称耦合，我们发现两个狄拉克节点可以出现一个单一的狄拉克节点和费米弧的组合。对于自旋非对称耦合，色散关系是缺口和前狄拉克节点得到自旋极化。我们提出了不同的实验实现的混合系统，包括压缩应变碲化汞以及异质结构的TI和WSM材料。
2017-03-03 cond-mat.mes-hall
Charge State Hysteresis in Semiconductor Quantum Dots
半导体量子点提供了真实原子的二维类比，并显示出实现可扩展量子计算机的前景。在这里，我们研究了硅金属氧化物半导体双量子点隧道耦合到一个单一的电子库的电荷配置。通过在少电子区操作系统，稳定性图显示了滞后隧穿事件，其取决于点电荷占据的历史。我们提出了一个模型，该模型解释了所观察到的滞后行为，通过扩展已建立的描述耦合到两个水库的双点运输。我们证明，这种类型的设备像一个单电子存储器锁存器。
2014-07-07 cond-mat.mes-hall
Topological Superconductivity in a Phase-Controlled Josephson Junction
本研究利用HgTe量子阱与铝膜耦合的Josephson结，通过调节相位差和面内磁场实现了二维拓扑超导态，观测到的零偏压峰为Majorana模式提供了证据，为二维拓扑量子计算开辟了新途径。
2018-09-10 cond-mat.mes-hall
Driven quantum tunneling and pair creation with graphene Landau levels
石墨烯朗道能级之间的驱动隧穿在理论上与真空中产生电子对的过程有关，这是量子电动力学（QED）的一个预测。朗道能级是通过存在垂直于石墨烯单层的强的、恒定的量化磁场而产生的。在量子电动力学和石墨烯中低能激发的描述之间的形式类比之后，完全相互作用的狄拉克方程的解被用来计算由圆偏振场或线偏振场驱动的电子-空穴对的产生。这是通过耦合通道法，一个数值方案的解的时间依赖的狄拉克方程中存在的束缚态。首先考虑单色驱动场的情况，其次是脉冲激励的更现实的情况。我们表明，脉冲持续时间产生的最大对产量的实验控制参数。对产量的数量级给出了实验上可实现的磁场和激光强度弱到足以保持朗道能级结构。
2016-06-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Noise in tunneling spin current across coupled quantum spin chains
我们从理论上研究了自旋电流和直流噪声之间产生的两个自旋-1/2自旋链弱耦合在一个单一的网站在存在一个过度人口的自旋激发和相对于其他子系统的温度升高，并比较相应的输运量在两个弱耦合磁绝缘体托管磁振子。在自旋链的情况下，我们发现，施加一个温度偏置专门导致一个消失的自旋电流和随之而来的发散的自旋Fano因子，定义为自旋电流噪声信号比。这种分歧被证明有一个确切的类比的物理之间的电子散射分数量子霍尔边缘状态，而不是出现在磁振子的情况。我们还揭示了抑制自旋电流噪声，专门出现在自旋链的情况下，由于费米子性质的自旋1/2运营商。我们讨论了如何通过反自旋霍尔效应在自旋电子学中广泛使用的实验提取自旋Fano因子。
2018-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin-helical transport in normal and superconducting topological insulators
在拓扑绝缘体（TI）中，电子输运的特征从材料内部的绝缘到其表面附近的金属而变化。然而，与普通金属不同的是，TI中的导电表面态是拓扑保护的，并且其特征在于自旋螺旋性，由此电子自旋的方向被锁定到动量方向。在本文中，我们回顾了选定的主题，最近的理论和实验工作的电子输运和相关现象在二维（2D）和三维（3D）TI。本文重点介绍了碲化汞量子阱中的量子自旋霍尔效应以及3DTI的输运性质，如表面弱反定域、半整数量子霍尔效应、s + p波诱导超导、超导Klein隧穿、拓扑Andreev束缚态和相关的Majorana中隙态。TI的这些性质具有实际意义，指导着拓扑自旋电子学路线的探索。
2012-11-30 cond-mat.mes-hall
Large Fluctuations, Classical Activation, Quantum Tunneling, and Phase Transitions
我们研究了两大类物理上不同的问题，每个对应的随机驱动逃离一个潜在的好。第一类，通常用于模型噪声引起的序参量反转，包括金斯堡-朗道型场论定义在有限的时间间隔，扰动热或其他经典的时空噪声。第二类包括系统，其中一个单一的自由度是由热和量子噪声扰动。每个类具有一个过渡的逃逸行为，在一个临界值的间隔长度和温度，分别。结果表明，存在着从一类问题到另一类问题的映射，并且它们各自的过渡可以在一个统一的理论背景下理解。我们认为在第一类中的两个应用：热诱导分裂的单价金属纳米线，和随机反转的磁化薄铁磁环。最后，我们探讨了这两类问题之间的类比的深度，并讨论在何种程度上每种情况下表现出的特征标志的临界行为在一个尖锐的二阶相变。
2004-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Quantum pumping in graphene
我们表明，石墨烯基量子泵可以利用倏逝波模式，作为克莱因隧穿的结果，倏逝波模式深深地穿透到设备中。倏逝模在狄拉克点处主导泵浦，并且在短和宽泵浦的弱驱动下产生普遍响应，与它们在弹道输运中的最小电导率的作用非常相似。相比之下，倏逝模对正常泵浦的贡献可以忽略不计。我们的发现为石墨烯基纳米电子器件的探索增加了新的动力。
2009-12-15 cond-mat.mes-hall
Josephson Effect Without Superconductivity: Realization in Quantum Hall Bilayers
我们发现，一个量子霍尔双层与全填充$ν= 1$应表现出类似的动态制度的磁通量流在大约瑟夫森结。这种类比可以解释层间隧穿电导中的显著峰值[ \prl { \bf 84}，5808（2000）]。在低偏置电压下，磁通流很可能是时空混沌的，这将通过宽带噪声表现出来。峰位置可以通过面内磁场控制。
2001-02-18 cond-mat.mes-hall
Chirality and Current-Current Correlation in Fractional Quantum Hall Systems
我们研究了在Laughlin填充分数下，分数量子霍尔液体的边缘通道实现的分束器的电子模拟中的电流-电流关联。与已知的手征电子的结果类似，如果在位于分束器之后的点处测量电流，我们发现由于沿边缘通道的手征传播，零频率平衡相关消失。此外，我们表明，电流的相关性，规范化的隧道电流，表现出明确的签名劳克林准粒子的分数统计。
2016-03-07 cond-mat.mes-hall
Experimental observation of Dirac cones in artificial graphene lattices
人工晶格为实现奇异量子器件提供了一个可调的平台。一个众所周知的例子是人造石墨烯（AG），其中电子被限制在蜂窝晶格中，表现为无质量的狄拉克费米子。最近，AG系统已被构建通过操纵分子使用扫描隧道显微镜的提示，但纳米尺度的典型为这些构建的系统是不可能的实际设备的应用和不足以直接调查的电子结构，使用角分辨光电子能谱（ARPES）。在这里，我们展示了宏观AG的合成通过自组装的C $_{60}$分子在金属表面上。我们的理论计算和ARPES测量直接证实了狄拉克锥在布里渊区（BZ）的$K$（$K^\prime$）点的存在，类似于天然石墨烯。这些结果将刺激正在进行的努力，探索在人工晶格的奇异性质，并提供了一个重要的一步，在实现新的分子量子器件。
2020-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Halperin (m, m',n) bilayer quantum Hall states on thin cylinders
研究了薄圆柱上Halperin $(m,m',n)$双层量子霍尔态。在这个极限中，电荷密度波图案出现，这是潜在的量子霍尔态的特征。一般模式是从等离子体类比的一个变体中得出的。环面简并恢复，并为一些重要的特殊情况下，连接到著名的自旋链物理。通过考虑层间隧穿，我们还计算了薄圆柱极限下$(331)$态和非阿贝尔Moore-Read态之间可能的相变的临界行为。
2008-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Dicke effect in a quantum wire with side-coupled quantum dots
对量子线与侧面耦合的量子点阵列系统进行了理论研究。通过量子线的传输的非相互作用的安德森隧穿哈密顿量的装置进行了研究。给出了传输概率和相位的解析表达式。传输概率显示了一个能量谱，其禁带和允许带取决于系统的上下不对称性。在上下对称的情况下，只有带隙存在，而在上下不对称的情况下，则形成了允许带。我们发现，允许的频带产生的间接耦合之间的向上和向下的量子点。此外，可以通过量子点的不对称程度来控制能带边缘。我们讨论了这种现象与光学中的Dicke效应之间的类比。
2006-07-04 cond-mat.mes-hall
Pseudospin anisotropy of trilayer semiconductor quantum Hall ferromagnets
当两个朗道能级在它们之间和在量子霍尔区的化学势之间接近重合时，两个朗道能级可以交叉或坍缩，而引起排列的外部或赝自旋场发生变化。在这项工作中，所有可能的交叉理论分析的特殊情况下，半导体三层系统，使用变分Hartree-Fock近似。该模型包括相邻层之间的隧穿、偏压、电子之间的层内和层间库仑相互作用。我们已经发现，一般的赝自旋各向异性分类方案中使用的双层也适用于三层的情况下，与简单的交叉对应的易轴铁磁各向异性的类比，和崩溃的情况下对应的易平面铁磁类比。各向同性的情况也是可能的，其中能级只是交叉或坍缩，这取决于填充因子和两个相邻能级的量子数。虽然我们的结果对任何整数填充因子$ν$（= 1，2，3，.）都是有效的，我们已经详细分析了在$ν=3$和$4$的交叉点，并且我们已经给出了清晰的预测，这将有助于他们的实验搜索。特别是，目前的计算表明，通过增加的偏见，在这两个填充因子的三层系统可以从易平面各向异性制度驱动到易轴制度，然后可以驱动回易平面制度。与双层膜相比，这种重入行为是三层膜的一个独特特征。
2016-07-26 cond-mat.mes-hall
Superconducting Quantum Interference at the Atomic Scale
本文利用扫描隧道显微镜通过YSR态实现约瑟夫森结从0到π的转变，并借助类SQUID的相位敏感探测方法表征了这一原子尺度量子相变。
2022-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fractional Spin Josephson Effect and Electrically Controlled Magnetization in Quantum Spin Hall Edges
本文研究了由二维时反不变拓扑绝缘体构成的隧道结耦合的两个铁磁体系统中的自旋约瑟夫森效应。在类比的约瑟夫森效应在超导体中的电荷的更常见的研究的情况下，我们调查的相位相干{ \it自旋}电流的性质导致的两个铁磁体的面内磁化角的错位。我们发现，拓扑绝缘势垒提供了令人兴奋的前景托管{ \it分数}自旋约瑟夫森效应介导的束缚态在铁磁体-拓扑绝缘体界面。我们提供了多种观点来理解这种效应的$4π$周期性。我们讨论了几个可测量的后果，如，产生的横向电压信号，允许纯电气测量，这种效果的逆，其中施加的电压引起的横向自旋电流，和分数AC自旋约瑟夫森效应。
2012-06-14 cond-mat.mes-hall
A new coupling mechanism between two graphene electron waveguides for ultrafast switching
我们提出了一种基于双石墨烯电子波导的新型超快电子开关器件，类似于光学双通道波导器件。该设计利用了两个石墨烯电子波导之间拉比振荡的相干量子力学隧穿原理。基于修正的耦合模理论，我们建立了一个理论模型来分析器件的特性，并预测开关速度大于1ps。由于室温下石墨烯中电子的平均自由程较长，所提出的设计避免了常规半导体量子阱结构中所需的低温操作的限制。我们的设计布局类似于一个标准的CMOS晶体管，应该很容易制造与当前最先进的纳米技术。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Spin magnetometry as a probe of stripe superconductivity in twisted bilayer graphene
在魔角石墨烯中发现交替的超导和绝缘基态，提出了与铜酸盐高$T_c$材料的有趣类比。在这里，我们认为，网络状态的小角度扭曲的双层石墨烯（TBG）提供了进一步的观点，通过模拟其条纹有序相的铜酸盐，如在La $_{1.875}$ Ba $_{0.125}$ CuO $_4$。我们表明，自旋和谷量子数的条纹在TBG石墨烯的分形，开发的特征签名的隧穿态密度和杂质自旋的磁噪声谱。通过研究电荷流之间的耦合，我们确定了超导转变温度。我们的研究表明，魔角石墨烯可以用于条纹超导性的受控仿真和涌现的任意子激发的量子传感实验。
2020-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Suppression of 2π phase-slip due to hidden zero modes in one dimensional topological superconductors
我们研究一维拓扑超导导线中的相位滑移。这些导线已经被提议作为拓扑保护量子比特的构建块，其中量子信息分布在设备的长度上，因此不受局部退相干源的影响。然而，相位滑移是可以导致退相干的非局部事件。拓扑超导体中的相位滑移是特殊的，因为它们以4π的倍数发生（而不是传统超导体中的2π）。我们通过一个漂亮的类比来重新建立这一事实，通过明确地在2π相位滑移背景下计算的费米子谱中找到一个“隐藏”的零模，来实现粒子物理学中动态对称破缺的概念。武装与拓扑超导体中的相位滑移的理解，我们提出了一个简单的实验装置，可以通过监测超导通量量子通过拓扑超导线的隧穿率来测试的预测。
2013-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The Josephson heat interferometer
约瑟夫森效应可能代表了宏观相位相干性的原型，并且是最广泛的干涉仪的基础，即，超导量子干涉仪（SQUID）然而，与电干涉类似，Maki和Griffin在1965年预测，流经温度偏置约瑟夫森隧道结的热流是超导体之间量子相位差的稳态周期函数。准粒子和库珀对凝聚体之间的相互作用是这种相位相关热流的起源，并且是约瑟夫森结所特有的。在这种情况下，温度偏置的SQUID将允许热流干扰，从而实现电约瑟夫森干涉仪的热版本。热通量的耗散特性使得这种相干现象不亚于其电（非耗散）对应物。尽管很奇怪，但这种惊人的效果迄今为止从未被证明过。在这里，我们报告的第一个实验实现的热干涉仪。我们研究了两个正常的金属电极之间的热交换保持在不同的温度和隧道耦合到彼此通过热调制器的形式的DC-SQUID。在系统中的热传输被发现是相位相关的，与原来的预测一致。在我们的设计中，约瑟夫森热干涉仪产生了振幅高达~21 mK的磁通量依赖的温度振荡，并在235 mK时提供了超过~ 60 mK/Phi_0的磁通量-温度传递系数[Phi_0 2* 10^（-15）Wb是磁通量量子]。除了对约瑟夫森结中的热输运提供了显着的见解外，我们的研究结果还代表了对固态纳米电路中热的相位相干控制的重要一步，并为新概念相干热电子器件的设计铺平了道路。
2012-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Fermionic reaction coordinates and their application to an autonomous Maxwell demon in the strong coupling regime
我们建立了一个理论方法，它超越了弱耦合和马尔可夫近似，同时保持直观，使用量子主方程在一个更大的希尔伯特空间。该方法适用于所有杂质哈密顿隧道耦合到一个（或多个）浴的自由费米子。该方法的准确性原则上不受系统浴耦合强度的限制，而是受光谱密度的形状的限制，并且特别适合于研究远离宽带极限的情况。与玻色子的情况类似，我们称之为费米子反应坐标映射。作为一个应用，我们考虑一个热电器件由两个库仑耦合量子点。我们特别注意的制度，这个设备作为一个自主的麦克斯韦恶魔铲电子对电压偏置感谢信息。与以前的研究相反，我们不依赖于马尔可夫弱耦合描述。我们的数值结果表明，在强耦合和非马尔可夫制度，麦克斯韦恶魔往往是注定要消失，除了在一个狭窄的参数范围内的小功率输出。
2018-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
