論文

© 2019 American Physical Society. The single-wall carbon nanotube (SWNT) can be a one-dimensional topological insulator, which is characterized by a Z-topological invariant, winding number. Using the analytical expression for the winding number, we classify the topology for all possible chiralities of SWNTs in the absence and presence of a magnetic field, which belongs to the topological categories of BDI and AIII, respectively. We find that the majority of SWNTs are nontrivial topological insulators in the absence of a magnetic field. In addition, the topological phase transition takes place when the band gap is closed by applying a magnetic field along the tube axis, in all the SWNTs except armchair nanotubes. The winding number determines the number of edge states localized at the tube ends by the bulk-edge correspondence, the proof of which is given for SWNTs in general. This enables the identification of the topology in experiments.

単層カーボンナノチューブのトポロジーを、ジグザク型およびアームチェア型に対して調べた。

© 2019 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim The transport properties of double quantum dot (DQD) in parallel are theoretically examined. This system simulates a mesoscopic ring with an embedded quantum dot, so-called Aharonov–Bohm (AB) interferometer, by enlarging the line width in one of the quantum dots. We find that: 1) the Coulomb peak shows an asymmetric shape of Fano resonance when the DQD is coupled to external leads with single conduction channel; 2) the peak becomes more symmetric for the leads with multiple channels; and 3) the resonant shape is characterized by a single parameter which is determined by the structure of the leads. Our theory may explain the experimental results on the transport through the AB interferometer; an asymmetric Fano resonance was observed by one group while a symmetric Breit–Wigner resonance was observed by the other groups.

© 2018 American Chemical Society. We found that optical Aharonov-Bohm oscillations in a single GaAs/GaAlAs quantum ring can be controlled by excitation intensity. With a weak excitation intensity of 1.2 kW cm -2 , the optical Aharonov-Bohm oscillation period of biexcitons was observed to be half that of excitons in accordance with the period expected for a two-exciton Wigner molecule. When the excitation intensity is increased by an order of magnitude (12 kW cm -2 ), a gradual deviation of the Wigner molecule condition occurs with decreased oscillation periods and diamagnetic coefficients for both excitons and biexcitons along with a spectral shift. These results suggest that the effective orbit radii and rim widths of electrons and holes in a single quantum ring can be modified by light intensity via photoexcited carriers, which are possibly trapped at interface defects resulting in a local electric field.

We propose a double quantum dot (DQD) in parallel as a tractable model for a mesoscopic ring with an embedded quantum dot (QD), which functions as a QD interferometer. One of the DQDs (QD 1) represents the embedded QD with energy level ϵ1 and Coulomb interaction U, whereas the other (QD 2) acts as a reference arm with an enlarged linewidth due to the tunnel coupling to external leads. The conductance at temperature T = 0 is formulated simply in terms of the retarded and advanced Green's functions of the DQD, which are exactly evaluated using the Bethe ansatz solution for the Kondo effect. Using this model, we address two controversial issues concerning the QD interferometer. The first issue concerns the shape of the conductance peak as a function of ϵ1. We show a crossover from an asymmetric Fano resonance (Fano-Kondo effect) to a symmetric Breit-Wigner resonance (Kondo plateau) in the absence (presence) of U, by decreasing the connection between the QDs through the leads. The second is on the measurement of the transmission phase shift through QD 1 by a "double-slit experiment", which is impossible in the two-terminal geometry because of the Onsager's reciprocity theorem. In a three-terminal geometry, we discuss a possible observation of phase locking at π=2 in the Kondo regime.

クーロンブロッケード領域にある多準位量子ドットに対して電流揺らぎを定式化し、その増大機構を明らかにした。

量子ドットを埋め込んだ微小リングにおけるアハラノフ・キャッシャー効果を定式化し、多端子測定によるスピン分極電流の生成を明らかにした。

2015年8月に仙台で開かれた第２１回２次元電子系国際会議の報告。低次元物理学の最近の研究についてレヴューした。

リング形をした半導体量子ドットにおける光学実験によって、バイエキシトンのウィグナー分子形成の観測に成功した。磁場をかけたときの光学アハラノフ・ボーム効果を測定し、ウィグナー分子に対する理論計算の結果と定量的な一致を見た。

量子力学において、物理現象が方程式によってどのように記述されるか、について解説を行った。

アハロノフ・ボーム（ＡＢ）リングに埋め込まれた量子ドットにおける近藤効果をスケーリング法を用いて解析した。ＡＢリングを貫く磁束にとって近藤効果の強さが変化することを示した。

２重量子ドットにおける電子格子相互作用の輸送特性への影響を調べ、電気伝導によるフォノンのスペクトロスコピーを提案した。

磁場中の量子ドットにおけるクーロン振動と位相シフトを数値計算によって研究した。量子ドットとトンネル障壁に対して現実的なモデルを採用し、実験結果の説明に成功した。

アハロノフ・ボーム干渉計における非平衡輸送特性において、電子格子相互作用による位相緩和を計算した。

スピン軌道相互作用のある量子ポイントコンタクトを利用したスピン分極電流の生成、およびその観測方法を議論した。

量子計算機への応用を踏まえ、結合量子ドットにおける電子状態、およびスピン制御を理論的に調べた。

強磁性体リードに結合した量子ドットにおける近藤効果を、強磁性体の分極が任意の方向の場合について調べた。

Aharonov-Bohmリングに埋め込まれた量子ドットにおける近藤効果に対しスケーリング解析をおこなった。リングを貫く磁束の関数として、近藤温度、および電気伝導度の解析的表式を導出した。

半導体中のスピン軌道相互作用の解説（その３）として、ナノ構造を利用したスピン注入デバイスの紹介、スピン軌道相互作用によるスピン緩和機構について説明した。

2008年2月にマックスプランク研究所（独国、ドレスデン）でおこなわれた国際ワークショップの会議報告。メゾスコピック系物理学の最近の研究を多角的に紹介した。