Nekonvenční supravodivost v nanoskopických spojích

• Thesis title in Czech: Nekonvenční supravodivost v nanoskopických spojích
• Thesis title in English: Unconventional superconductivity in nanoscopic junctions
• Key words: supravodivost|Josephsonův spoj|Andersonův příměsový model|Greenovy funkce
• English key words: superconductivity|Josephson junction|Anderson impurity model|Green functions
• Academic year of topic announcement: 2023/2024
• Thesis type: diploma thesis
• Department: Department of Condensed Matter Physics (32-KFKL)
• Supervisor: Mgr. Vladislav Pokorný, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 27.10.2023
• Date of assignment: 30.10.2023
• Confirmed by Study dept. on: 30.10.2023

Guidelines

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.

References

- 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).

Preliminary scope of work

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.

Preliminary scope of work in English

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.