[論文レビュー] Transport through an AC driven impurity: Fano interference and bound states in the continuum

Sebastian Reyes, Daniel Thuberg+3 more|arXiv (Cornell University)|Mar 31, 2017

Quantum and electron transport phenomena参考文献 40被引用数 28

ひとこと要約

この論文は、1次元タイトバインディング鎖内の交流駆動型不純物を通過する電子輸送を正確に計算するためにフロケ形式を用い、特定の周波数および振幅で完全な透過遮断を引き起こすFano共鳴および連続スペクトル内に束縛状態（BIC）を明らかにした。主な発見は、破壊的Fano干渉に関連するこれらの共鳴が、駆動周波数および振幅によって調整可能であり、共鳴が消滅し、透過率が時間平均静的極限に近づく臨界周波数以下の領域が存在することである。

ABSTRACT

Using the Floquet formalism we study transport through an AC-driven impurity in a tight binding chain. The results obtained are exact and valid for all frequencies and barrier amplitudes. At frequencies comparable to the bulk bandwidth we observe a breakdown of the transmission $T=0$ which is related to the phenomenon of Fano resonances associated to AC-driven bound states in the continuum. We also demonstrate that the location and width of these resonances can be modified by tuning the frequency and amplitude of the driving field. At high frequencies there is a close relation between the resonances and the phenomenon of coherent destruction of tunneling. As the frequency is lowered no more resonances are possible below a critical value and the results approach a simple time average of the static transmission.

研究の動機と目的

• 交流駆動が量子鎖内の局所的不純物を通る電子輸送に与える影響を理解すること。
• 駆動系においてFano共鳴および連続スペクトル内に束縛状態（BIC）がどのように出現するかを調査すること。
• 破壊的干渉によって引き起こされる完全な透過遮断（T = 0）が発生する条件を特定すること。
• 駆動周波数を変化させた際の動的輸送と静的輸送の挙動の遷移を分析すること。
• 周波数および振幅制御による共鳴的透過特徴を調整するためのフレームワークを確立すること。

提案手法

• 時間周期的ハミルトニアンをフロケインデックスnでラベルされた一連の結合された静的鎖に写像するためにフロケ形式を適用する。
• フロケモードのスペクトル分解を用いて、無限大の鎖ネットワーク全体にわたる波動関数振幅φj,nの再帰的方程式を導出する。
• 有効ハミルトニアンH(t) = H0 + 2H1 cos(ωt)のフロケ基底における固有値問題を解き、正確な透過確率を求める。
• 高周波数（コherent破壊トンネル領域）および低周波数（時間平均静的極限）の両方の極限における透過率Tの解析的表現を導出する。
• 正確な結果と時間平均静的透過率を比較し、低周波数極限の妥当性を検証する。
• Re(E0) = 0の条件を用いてT = 0共鳴を特定し、束縛状態の再帰的級数の収束を分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 交流駆動は1次元量子鎖においてどのようにFano共鳴および連続スペクトル内に束縛状態（BIC）を生成するか？
• RQ2 交流駆動不純物系で完全な透過遮断（T = 0）が発生する条件は何か？
• RQ3 駆動場の周波数および振幅は、透過共鳴の位置および幅をどのように調整するか？
• RQ4 低周波数領域における系の挙動は何か？ また、時間平均静的極限にどのように近づくか？
• RQ5 高周波数領域における観察された共鳴とコherent破壊トンネル（CDT）の関係は何か？

主な発見

• 交流駆動によって生じる主要チャネルと仮想的側帯チャネルとの間の破壊的干渉により、特定の周波数および振幅でT = 0のFano共鳴が出現する。
• これらの共鳴は、駆動周波数ωを調整することでエネルギーを変更可能な交流駆動型連続スペクトル内に束縛状態（BIC）に関連している。
• 臨界周波数ωc1 = 2J + |ǫ|未満の周波数では、共鳴は存在できず、透過率は滑らかに時間平均静的極限に近づく。
• 高周波数領域では、コherent破壊トンネル（CDT）が現れ、特定のω/µ比において透過が完全に遮断される。
• 透過係数Tはフロケ形式により正確に計算可能であり、ω → 0極限では時間平均静的結果と一致する。
• 結合の非対称性J′ ≠ Jにより共鳴位置がずれ、特に低駆動振幅領域では共鳴が完全に抑制される場合がある（J′ < Jの場合）。