Opis projektu
Badanie nieliniowych układów kwantowych poza równowagą
Twierdzenie fluktuacyjno-dyssypacyjne jest fundamentalną zasadą w fizyce, łączącą reakcję systemu na zewnętrzne zakłócenia (rozpraszanie) z jego naturalnymi fluktuacjami w stanie równowagi. Twierdzenie to pozwala nam zrozumieć mikroskopowe zachowanie układów makroskopowych i poprawia zrozumienie nieodwracalnych procesów. Zespół finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych projektu NSECPROBE wykorzysta metody eksperymentalne do przetestowania najnowszych osiągnięć teoretycznych uogólniających to twierdzenie w taki sposób, by obejmowało nieliniowe układy kwantowe poza równowagą. Naukowcy będą badać silnie oddziałujące układy kwantowe, mierząc fluktuacje prądu i reakcje rozpraszania, gdy układy te są pod wpływem sił zewnętrznych. Ponadto zespół opracuje nowe metody oparte na świetle mikrofalowym, które mogą rozwiązać problem dużych wartości impedancji.
Cel
The fluctuation-dissipation theorem is a prominent milestone in Physics: It links the dissipative response of a physical system to its fluctuations, and provides a microscopic understanding of macroscopic irreversibility. Recent theoretical advances that have generalized the original fluctuation-dissipation theorem to non-linear quantum systems even far from equilibrium, ask for an experimental test, which is the aim of the project. We will measure the current fluctuations and dissipative response of driven quantum systems whose non-linearity arises from strong interactions. We will exploit the flexibility offered by nano-patterned high purity 2D electron gases in order to realize single electron channels in different regimes: 1/ interacting strongly with a single electromagnetic mode (Dynamical Coulomb Blockade of a quantum point contact), 2/ interacting with a single magnetic impurity (Kondo effect in quantum dots), 3/ driving the 2D gas in the fractional quantum Hall effect where current is carried by strongly correlated 1D channels prototypical of Luttinger liquids. Last, we will address a fundamental issue raised in the early days of quantum mechanics: how long does it take for a particle to cross a classically forbidden barrier? While Wigner-Smith’s theorem links the issue to the density fluctuations within the barrier, the fluctuation-dissipation theorem links it further to a quantum relaxation resistance. A full investigation of fluctuation-dissipation relations including quantum effects requires measurements at frequencies hf>k_BT. With the available dilution refrigeration techniques it implies measuring in the few GHz range. Since quantum conductors have an impedance h/e^2~25.8 kohm much larger than the 50ohm impedance of microwave components, new microwave methods able to deal with large impedance values will be developed. They will be based on the extension to finite magnetic field of the wide-band impedance matching methods recently developed by the PI.
Dziedzina nauki
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
75015 PARIS 15
Francja