Théorie de liquide de Fermi du circuit RC quantique en présence de > fortes interactions
Michele Filippone (LPA)

Infos Complémentaires

salle E314
École Normale Supérieure
24 rue Lhomond

vendredi 13 septembre à 15h00

Résumé :

Cette thèse développe une théorie effective de liquide de Fermi pour
décrire la dynamique
électronique dans un circuit RC quantique dans des régimes de forte
interaction. Ce dispositif est composé d’une boîte quantique connectée à un réservoir
d’électrons par un point
de contact quantique. La boîte quantique est aussi couplée
capacitivement à une grille métallique. Ce dispositif n’admet pas de courant continu, mais seulement
un courant alternatif. Son comportement est analogue à celui d’un circuit RC classique
et ne respecte pas
les lois de Kirchhoff si le transport est cohérent. La résistance de
relaxation de charge est
universellement fixée à R q = h/2e 2 , sans dépendre de l’ouverture du
point de contact quantique, différement de ce qui est observé en transport direct. Nous
étudions des régimes de
blocage de Coulomb, provoqués par les fortes interactions
électroniques. Nous démontrons
que la dynamique électronique est sans interactions de façon effective
à basse énergie. Nous
prouvons la validité d’une formule de Korringa-Shiba généralisée,
prédisant l’universalité de
R q même en présence de fortes interactions. Nous étudions aussi les
comportements non
universels de R q causés par la présence d’un champ magnétique. Une
attention particulière
est dédiée à la physique Kondo. Nous démontrons l’existence d’un pic
géant pour R q , correspondant à la destruction du singulet Kondo. Notre approche est
étendue à des dispositifs
de symétrie SU(4), respectée par des boîtes quantiques avec
dégénérescence orbitale. En
appliquant les méthodes analytiques ici dévéloppées, nous dérivons
l’expression exacte de
la température Kondo dans le cas avec symétrie SU(4).

Abstract :

In this Thesis, we develop an effective low energy Fermi liquid
formalism to describe the
electron dynamics in the strongly interacting quantum RC circuit. This
device is composed
of a quantum dot connected to an electron reservoir by a quantum point
contact. The dot is
coupled capacitively to a top metallic gate. Direct current is
forbidden and electron transport
can be observed if the quantum dot is driven by a time dependent gate
potential. Theoretical
and experimental studies confirmed the analogy to a classical RC
circuit and showed a violation of Kirchhoff’s laws for phase-coherent transport : the charge
relaxation resistance of the
quantum RC circuit is universally quantized to R q = h/2e 2 ,
regardless of the quantum point
contact transmission, in striking contrast to direct transport
measurements. We consider
Coulomb blockade regimes caused by strong electronic interactions on
the dot. For both
spinless and spinful electrons, we show electron dynamics to be
effectively non-interacting
at low temperature. We derive a generalized Korringa-Shiba relation,
predicting universal
quantization for the charge relaxation resistance even in the presence
of strong interactions
on the dot. We also study non-universal behaviors of R q for spinful
electrons in the presence
of a magnetic field. We focus on the Kondo regime and show the
emergence of a giant peak
for R q caused by the destruction of the Kondo singlet. We extend our
approach to the SU(4)
symmetric case, relevant in the case of further orbital degeneracy on
the dot. The analytical methods developed in this work are applied to obtain the exact
expression of the SU(4)
Kondo temperature.

salle E314
École Normale Supérieure
24 rue Lhomond