自洽波恩近似主方程及其在量子点输运中的应用

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与平均电流相比,散粒噪声(电流涨落)可以反映出输运机制中更深层次的意义。过去十年中,在零频和低频噪声方面人们做出了很多工作,也包括全计数统计。然而,更多的信息隐含在有限频率电流噪声中。例如,有限频噪声对量子统计更为敏感,可以在频率范围内揭示出不同统计的交叉(crossover)。此外,对于频率高于外加电压或者温度时的量子体系,有限频噪声是探测与本征激发和相互作用相联系的系统动力学的特征时间的一个有力工具。  在众多的计算散粒噪声的技术中,主方程方法,特别是粒子数分辨的主方程方法,是最为方便和有效的一个方法。然而,这种方法一般是建立在二阶Born-Markovian主方程基础上,这样就限制了它只能适用于大电压极限下的零频和低频噪声。  基于自洽波恩近似,我们发展了量子输运中一个改进的主方程方法,它超越了通常的二阶波恩近似。基本的思路是:在波恩近似下,用一个有效的约化传播子代替隧穿自能中的自由格林函数。我们将会证明这种改进的效果是十分显著的:它不仅可以重复出任意电压下非相互作用的精确结果,而且还可以预言库仑相互作用系统中的共隧穿(cotunneling)和非平衡近藤效应。特别的,粒子数分辨的自洽波恩主方程还提供了一个研究散粒噪声和计数统计的有效方案。  为了计算散粒噪声谱,我们在自洽波恩近似下建立粒子数分辨主方程(number-resolved master equation)。该主方程本质上是非马尔科夫的,而且包含多隧穿过程(multi-tunneling processes)和多体关联。我们将粒子数分辨主方程应用于非平衡近藤系统,预言了散粒噪声谱的非平衡近藤特性。粒子数分辨主方程方法超越了波恩-马尔科夫主方程方法,可以处理存在强库仑关联的非马尔科夫体系,即非平衡近藤系统在小电压情况下的输运散粒噪声。  此外,由于其拥有优美的结构,自洽波恩-量子主方程应用起来特别方便和准确,因此,它是量子输运中一个很好的工具。  
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