Proudový šum v dvojitých kvantových tečkách

• Název práce v češtině: Proudový šum v dvojitých kvantových tečkách
• Název v anglickém jazyce: Current noise in double quantum dots
• Akademický rok vypsání: 2006/2007
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Tomáš Novotný, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 14.11.2006
• Datum zadání: 14.11.2006
• Datum a čas obhajoby: 15.09.2008 00:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 30.04.2008
• Datum odevzdání tištěné podoby: 30.04.2008
• Datum proběhlé obhajoby: 15.09.2008
• Oponenti: RNDr. Karel Netočný, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Práce bude probíhat v následujících krocích:

1. Studium úvodní literatury k tématu proudového šumu (relevantní literatura bude uchazeči sdělena během ústní konzultace - literatura uvedená v anotaci je pouze motivační a není příliš vhodná pro prvotní stádium práce na problému; elementární literatura je bohužel prozatím roztroušena v různých článcích a sbornících, ucelená knižní forma zatím neexistuje).
2. Teorie pro případ slabé vazby na disipativní lázeň (viz [3,4]) a řešení problému zákona zachování náboje.
3. Teorie pro případ silné vazby na disipativní lázeň (viz [3,4]) a řešení problému použití kvantového regresního teorému.
4. Výpočet spektra proudového šumu s použitím obou výše zmíněných teorií.
5. Porovnání s předchozími výsledky [3,4], příp. s experimentálními daty.

Seznam odborné literatury

1. T. Fujisawa et al., Science 282, 932 (1998)
2. T. Hayashi et al., Phys. Rev. Lett. 91, 226804 (2003)
3. R. Aguado and T. Brandes, Phys. Rev. Lett. 92, 206601 (2004)
4. R. Aguado and T. Brandes, Eur. Phys. J. B 40, 357 (2004)
5. T. Brandes, Phys. Rep. 408, 315 (2005)

Předběžná náplň práce

Proudový šum je v současné době žhavým tématem teoretického i experimentálního výzkumu v oboru meso- a nanoskopického (molekulárního) transportu. Hlavním důvodem je snaha využít dodatečné informace o kvantové dynamice studovaného elektronického systému obsažené v proudovém šumu, zejména je-li k dispozici jeho frekvenční rozklad do spektra, které jsou skryté v případě studia pouze středního proudu.

Námětem navrhované diplomové práce je teoretické studium spektra proudového šumu v případě transportu přes dvojitou kvantovou tečku [1,2]. Tento problém byl nedávno řešen [3,4] se speciálním zaměřením na charakterizování dvojtečky jakožto potenciálního kvantového bitu ("qubitu"). Ukazuje se však, že použitá metoda trpí závažnými koncepčními problémy, např. nerespektuje základní fyzikální principy typu zákona zachování náboje či používá tzv. kvantový regresní teorém i pro nemarkovovské procesy, kde je jeho použití mírně řečeno diskutabilní [5]. Cílem práce bude vývoj alternativní, vnitřně nerozporné teorie, která by respektovala všechny základní fyzikální principy, její použití na výpočet spektra proudového šumu přes dvojtečku a porovnání s předchozími výsledky [3,4], příp. i s relevantními experimenty, budou-li do té doby k dispozici.

Práce bude provedena v úzké spolupráci s Prof. T. Brandesem z Technické univerzity v Berlíně.

Podrobnosti u T. Novotného (e-mail: [e-mail] nebo [e-mail]). Po konzultaci se mohou tamtéž přihlásit.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Current noise is at present a hot reasearch topic both theoretically and experimentally in the field of meso- and nanoscopic (molecular) transport. This is motivated by the effort to exploit the additional information about the quantum dynamics of the studied system contained in the current noise spectrum, which is missing in the mean current only.

The topic of the proposed project is a theoretical study of the current noise spectrum of electronic transport in double quantum dots [1,2]. This problem has been recently addressed [3,4] with a special attention paid to the possibility to characterize the double dot as a potential quantum bit ("qubit"). However, it turns out that the method used in [3,4] suffers from significant conceptual problems, e.g. it fails to respect the principal physical laws such as the charge conservation or uses the so called qunatum regression theorem also for non-Markovian processes where its application is highly doubtful [5]. The aim of the work is the development of an alternative, internally consistent theory, which will respect all principal physical laws, its application to the calculation of the current noise spectrum in the double dot setup, and, finally, the comparison of the obtained results with the previous studies [3,4] and possible experimental results if they are available.

The project will be carried out in a close collaboration with Prof. T. Brandes from the Technical University in Berlin.

For further details please contact T. Novotný (e-mail: [e-mail] or [e-mail]).