[论文解读] 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 28

一句话总结

本文利用弗洛quet形式体系，精确计算了一维紧束缚链中交流驱动杂质的电子输运，揭示了法诺共振和连续态中的束缚态（BICs），这些现象在特定频率和振幅下导致完全的传输阻塞。关键发现是，这些与破坏性法诺干涉相关的共振可通过驱动频率和振幅进行调控，当频率低于某一临界值时，共振消失，传输趋近于时间平均的静态极限。

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.

研究动机与目标

• 理解交流驱动如何影响量子链中局域杂质的电子输运。
• 研究驱动系统中法诺共振和连续态中的束缚态（BICs）的出现机制。
• 确定由于破坏性干涉导致完全传输阻塞（T = 0）的条件。
• 分析当驱动频率变化时，系统在动态与静态输运行为之间的转变。
• 建立一个通过调节频率和振幅来调控共振输运特性的框架。

提出的方法

• 将时间周期性哈密顿量通过弗洛quet形式体系映射为由弗洛quet指数n标记的一组耦合静态链。
• 利用弗洛quet模态的谱分解，推导出无限链网络中波函数振幅φj,n的递推方程。
• 在弗洛quet基底下求解有效哈密顿量H(t) = H0 + 2H1 cos(ωt)的本征值问题，以获得精确的传输概率。
• 推导出在高频（相干隧穿抑制区）和低频（时间平均静态极限）极限下的传输T的解析表达式。
• 将精确结果与时间平均静态传输进行比较，以验证低频极限的正确性。
• 通过条件Re(E0) = 0识别T = 0的共振，并分析束缚态递推级数的收敛性。

实验结果

研究问题

• RQ1 交流驱动如何在一维量子链中诱导法诺共振和连续态中的束缚态（BICs）？
• RQ2 在交流驱动杂质系统中，何种条件会导致完全传输阻塞（T = 0）？
• RQ3 驱动场的频率和振幅如何调控传输共振的位置与宽度？
• RQ4 系统在低频下的行为如何？其如何趋近于静态时间平均极限？
• RQ5 在高频下，观察到的共振与相干隧穿抑制（CDT）之间存在何种关系？

主要发现

• 由于主通道与交流驱动所形成的虚拟能级通道之间的破坏性干涉，特定频率和振幅下出现T = 0的法诺共振。
• 这些共振与交流驱动诱导的连续态中束缚态（BICs）相关，其能量可通过调节驱动频率ω进行调控。
• 当频率低于临界值ωc1 = 2J + |ǫ|时，共振无法存在，传输平滑趋近于时间平均静态极限。
• 在高频下，系统表现出相干隧穿抑制（CDT），在特定ω/µ比值下传输被完全阻断。
• 传输系数T可通过弗洛quet形式体系精确计算，并在ω → 0极限下与时间平均静态结果完全一致。
• 当耦合不对称时（J′ ≠ J），共振位置发生偏移，且当J′ < J时，尤其在低驱动振幅下，共振可被完全抑制。