論文の概要: Nonlinear Landauer formula: Nonlinear response theory of disordered and
topological materials
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.08304v2
- Date: Thu, 3 Nov 2022 16:34:31 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-11 09:51:05.529829
- Title: Nonlinear Landauer formula: Nonlinear response theory of disordered and
topological materials
- Title(参考訳): 非線形ランダウアー公式:乱れおよび位相材料の非線形応答理論
- Authors: Kohei Kawabata and Masahito Ueda
- Abstract要約: ランダウアーの公式を非線形応答系に拡張する。
線形コンダクタンスと伝送確率は直接関係するが, 非線形コンダクタンスはエネルギーに関する微分によって与えられる。
我々の研究は、線形応答状態を超えた量子物理学の新しい道を開く。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 5.33024001730262
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The Landauer formula provides a general scattering formulation of electrical
conduction. Despite its utility, it has been mainly applied to the
linear-response regime, and a scattering theory of nonlinear response has yet
to be fully developed. Here, we extend the Landauer formula to the
nonlinear-response regime. We show that while the linear conductance is
directly related to the transmission probability, the nonlinear conductance is
given by its derivatives with respect to energy. This sensitivity to the energy
derivatives is shown to produce unique nonlinear transport phenomena of
mesoscopic systems including disordered and topological materials. By way of
illustration, we investigate nonlinear conductance of disordered chains and
identify their universal behavior according to symmetry. In particular, we find
large singular nonlinear conductance for zero modes, including Majorana zero
modes in topological superconductors. We also show the critical behavior of
nonlinear response around the mobility edges due to the Anderson transitions.
Moreover, we study nonlinear response of graphene as a prime example of
topological materials featuring quantum anomaly. Furthermore, considering the
geometry of electronic wave functions, we develop a scattering theory of the
nonlinear Hall effect. We establish a new connection between the nonlinear Hall
response and the nonequilibrium quantum fluctuations. We also discuss the
influence of disorder and Anderson localization on the nonlinear Hall effect.
Our work opens a new avenue in quantum physics beyond the linear-response
regime.
- Abstract(参考訳): ランダウアーの公式は、電気伝導の一般的な散乱定式化を提供する。
その有用性にもかかわらず、主に線形応答系に適用され、非線形応答の散乱理論はまだ完全には開発されていない。
ここではランダウアーの公式を非線形応答系に拡張する。
線形コンダクタンスは透過確率に直接関係するが、非線形コンダクタンスはエネルギーに関してその導関数によって与えられる。
このエネルギー誘導体に対する感度は、乱れやトポロジカルな材料を含むメソスコピック系のユニークな非線形輸送現象を生み出すことが示されている。
図示により、不規則鎖の非線形コンダクタンスを調べ、その普遍的挙動を対称性により同定する。
特に、トポロジカル超伝導体におけるマヨラナ零モードを含むゼロモードに対する大きな特異非線形コンダクタンスを求める。
また、アンダーソン転移による移動端周辺での非線形応答の臨界挙動を示す。
さらに, グラフェンの非線形応答を, 量子異常を特徴とするトポロジカル材料の主要な例として研究した。
さらに,電子波動関数の幾何学を考慮した非線形ホール効果の散乱理論を考案する。
非線形ホール応答と非平衡量子ゆらぎとの新たな接続を確立する。
また、障害とアンダーソン局在が非線形ホール効果に与える影響についても論じる。
我々の研究は、線形応答状態を超えた量子物理学の新しい道を開く。
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