Nekonvenční supravodivost v nanoskopických spojích

• Název práce v češtině: Nekonvenční supravodivost v nanoskopických spojích
• Název v anglickém jazyce: Unconventional superconductivity in nanoscopic junctions
• Klíčová slova: supravodivost|Josephsonův spoj|Andersonův příměsový model|Greenovy funkce
• Klíčová slova anglicky: superconductivity|Josephson junction|Anderson impurity model|Green functions
• Akademický rok vypsání: 2023/2024
• Typ práce: diplomová práce
• Ústav: Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Vladislav Pokorný, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 27.10.2023
• Datum zadání: 30.10.2023
• Datum potvrzení stud. oddělením: 30.10.2023

Zásady pro vypracování

Práce sestává z několika kroků:
- Studium: teorie konvenční (BCS) supravodivosti, pojem nekonvenční supravodivost, rešerše stávajících výsledků.
- Studium: elektronové korelace, Andersonův příměsový model a Hubbardův model, základní metody pro řešení modelů korelovaných elektronů (metoda Greenových funkcí, exaktní diagonalizace atd.).
- Implementace víceorbitálového Andersonova příměsového modelu s tripletní supravodivostí pro krátký řetízek kvantových teček s pomocí výpočetního balíku TRIQS (Toolbox for Research on Interacting Quantum Systems).
- Studium chování systému kvantových teček v závislosti na parametrech modelu, analýza výsledků, porovnání s experimentem.

Seznam odborné literatury

- M. Tinkham, Introduction to Superconductivity, 2nd ed. (Dover Publications, Mineola 2014).
- J.-X. Zhu, Bogoliubov-de Gennes Method and Its Applications (Springer, Cham, 2016).
- L. Tosi, C. Metzger, M. F. Goffman et al., Phys. Rev. X 9, 011010 (2019).
- G. Wang, T. Dvir, G. P. Mazur et al., Nature 612, 448 (2022).
- O. Parcollet, M. Ferrero, T. Ayral et al., Comp. Phys. Comm. 196, 398 (2015).

Předběžná náplň práce

Pokud je nanoskopický objekt (nanodrát, kvantová tečka, molekula atd.) v kontaktu se supravodičem, supravodivé korelace se prostřednictvím tzv. proximity efektu přenesou na daný nanoskopický objekt. Vzniká tak systém, ve kterém souhra různých kvantově-mechanických efektů, jakými jsou kvantové tunelování, supravodivost, magnetismus a elektronové korelace spolu s relativistickou spin-orbitální vazbou a topologickými efekty, vede na složité chování s velkým aplikačním potenciálem v oblasti elektroniky a kvantového počítání. Zvláštní a prozatím málo prozkoumanou kategorií jsou pak systémy, ve kterých jsou do nanoskopického objektu indukovány supravodivé korelace, které nejde popsat konvenční teorií Bardeena, Coopera a Schrieffera (BCS), např. tripletní supravodivost. Cílem práce je studovat efekty takovéto nekonvenční supravodivosti na transportní vlastnosti nanoskopických spojů a porovnat výsledky s experimentem.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

When a nanoscopic object (nanowire, quantum dot, single molecule etc.) is put in contact with a superconductor, superconducting correlations are induced on the nanoscopic object via so-called proximity effect. The interplay of various quantum-mechanical effects like quantum tunneling, induced superconductivity, magnetism and electronic correlations with relativistic spin-orbit coupling and topological effects leads to a complex behavior with strong application potential in the field of electronics and quantum computing. Special and much less understood categories of systems are those in which the induced superconducting correlations cannot be described by the conventional Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) theory, e.g., triplet superconductivity. The aim of this work is a theoretical study of the effects of such unconventional superconductivity on transport properties of nanoscopic junctions and to compare the results with available experiments.