《介觀電容器高頻量子輸運行為的理論研究》是依託四川大學，由殷曰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：介觀電容器高頻量子輸運行為的理論研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：殷曰
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
介觀電容器是介觀物理中的一種較新的器件，近十年來受到了廣泛關注。相比於其他介觀量子器件，人們在其中能更好的觀測含時輸運過程中的單電子量子干涉特性。之前對介觀電容器的的研究集中在低頻區域內，在本研究中，我們將考察高頻區域內介觀電容器的線性與非線性回響。對於線性回響，我們將推廣之前的延遲電流圖像到高頻區域，以幫助人們更好的理解和描述介觀電容器的高頻交流輸運行為。對於非線性回響，我們首先利用非平衡格林函式方法，借用人們在半導體非線性光學與自旋電子學中的經驗，建立一套描述介觀電容器非線性回響的量子動力學理論。然後我們利用該理論考察如下問題：如何利用各種複雜電壓信號調控介觀電容器，從而實現更細緻的單電子量子相干操控？我們期望本研究可以幫助人們加深對於介觀系統中電子電荷輸運行為的認識。
結題摘要
對於量子導體的可控相干電荷注入是受到持續關注的問題，近年來相干電 子源的實現使得人們可以實現這種注入。典型介觀體系中，注入的電荷是 由費米海中的準粒子攜帶。在低溫下，準粒子的波函式穩定可控，有可能 作為量子比特來使用，對於固體量子信息器件的研製有相當的套用前景。 目前，實驗上已經實現了兩種相干電子源。一種是基於介觀電容器（或稱 量子電容器，實驗上可由一個與量子霍爾邊態耦合的量子點實現）。這種相 乾電子源的操控相對比較複雜，而且其內稟的量子抖動也會影響其性能。另 外一種電子源幾何結構更為簡單，可以通過在一個量子導體上施加一個納秒 級寬度的電壓脈衝得到，稱為電壓脈衝電子源。這種電子源製作和操控相對 簡單很多，而且原理上也不受量子抖動的影響，因此受到了更多的關注。 若想將相干電子源套用於量子信息領域，那么必然需要了解其注入準粒子的 波函式行為，而這種行為在理論上尚未有一個系統的理論來處理。在本工作 中，我們結合布洛赫-邁斯納分解與量子輸運的散射理論，給出了一個由散射 矩陣直接求注入準粒子波函式的方法。由於散射理論在介觀體系中的廣泛應 用，且往往可以給出直觀的物理圖像，我們期望這種方法可以幫助人們進一步 考察相關電子源在量子信息領域的套用。 另外一個與相干電子源有關的問題是，相干電子源注入電子的分布函式在多 大程度上可調？進一步的，是否能調整該分布函式使得其恰為某一溫度下的熱 分布函式？我們發現，對於脈衝電子源，通過適當的調整激發電壓脈衝的波形， 這種調控是可能實現的。這對於相干電子源在量子熱輸運方面的套用有著相當的幫助。
