Kvantová tečka mezi dvěma supravodivými elektrodami

Kvantová tečka uložená mezi dvěma supravodivými elektrodami představuje spojení dvou rozdílných světů. Supravodivost je makroskopickým kvantovým jevem s trilióny triliónů elektronů ve formě kondenzátu Cooperových vázaných párů, přičemž kvantová tečka naopak umožňuje pracovat s jednotlivými elektrony a Cooperovými páry. Kvantová tečka v supravodivém prostředí proto dovoluje zkoumat exotické fyzikální jevy a rovněž slibuje četné technologické aplikace. Tento nanoskopický systém je ideální pro zkoumání a pochopení mikroskopické podstaty některých fundamentálních kvantových dějů, včetně kvantových fázových přechodů.
V nedávných publikacích jsme spolu s kolegy z Matematicko-fyzikální fakulty Unverzity Karlovy teoreticky vyšetřovali model takové kvantové tečky a kvantitativně dobře popsali experimentálně pozorovaný přechod ze spinově singletního do dubletního stavu tečky charakterizovaný změnou znaménka supraproudu procházejícího tečkou pomocí dynamické poruchové teorie. Kromě jiného jsme ukázali, že tento složitý jev je možné kvantitativně dobře popsat a kvalitativně pochopit poměrně jednoduchou metodou. V mnohých realistických případech tak není nutné se uchylovat k náročným numerickým výpočtům a simulacím, jak se až donedávna předpokládalo.

Fázový diagram fázové hranice mezi singletním (0 phase) a dubletním (phase)stavem jako funkce příměsové energetické hladiny () a síly vazby tečky na pravý (R) a levý (L) supravodič pro různá přiblížení: Numerická renormalizační grupa (NRG), Dynamická poruchová teorie (DC), statické Hartreehpo- Fockovo přiblížení (HF) a zobecněná atomová limita (GAL). Výpočty jsou pro různé síly coulombické interakce U a pro fázový rozdíl supravodičů  symetrické a asymetrické napojení na supravodiče, L = 2R , L = R . Pro slabou a středně silnou interakci je vidět dobrou shodu mezi numericky přesným řešením, NRG, a dynamickou poruchovou teorií, DC.

M. Žonda, V. Pokorný, V. Janiš, and T. Novotný: Perturbation theory of a superconducting 0 − π impurity quantum phase transition, Scientific Reports 5, 8821 (2015).

M. Žonda, V. Pokorný, V. Janiš, and T. Novotný: Perturbation theory for an Anderson quantum dot asymmetrically attached to two superconducting leads, Phys. Rev. B 93, 024523 (2016).