Wechselwirkungseffekte in niedrigdimensionalen und mesoskopischen Systemen

• Applicant: Professor Dr. Bernd Rosenow
• Subject Area: Theoretical Condensed Matter Physics
• Term: from 2005 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5453216

• Final Report Year: 2011

Final Report Abstract

Aufgrund des Anwendungspotentials für topologisches Quanten-Computing herrscht zur Zeit großes Interesse an der Physik des 5/2-Quanten-Hall Zustands. Meine Forschung hat dazu beigetragen, die physikalischen Voraussetzungen für solche Anwendungen besser zu verstehen, indem der Einfluss einer Kopplung von Probeninnerem und Probenrand untersucht wurde. Es stellte sich heraus, dass die Stärke dieser Kopplung durch externe Parameter wie die angelegte Spannung derartig beeinflusst werden kann, dass topologisches Quanten-Computing nicht gestört wird. Weiterhin habe ich ein vertieftes Verständnis sogenannter neutraler Quanten-Hall Moden erreicht, die für die Kodierung topologischer Quanteninformation entscheidend sind. Ein weiteres Thema meiner Forschung war Supraleitung in Nanodrähte. Aufgrund der eingeschränkten Dimensionalität reduzieren sowohl thermische als auch Quantenfluktuationen die Stärke der Suparleitung und können auch einen Phasenübergang zu einem Metall verursachen. Dieser Phasenübergang wird stark durch räumliche Fluktuationen in der Zusammensetzung der supraleitenden Legierung beeinflusst. Durch eine Kombination von numerischen und analytischen Methoden konnte die aktivierte Dynamik des Phasenübergangs beschrieben werden und Voraussagen für die optische Leitfähigkeit gemacht werden. Protokolle für die Verwendung von Nanomaterialien für die Quanteninformationsverarbeitung sehen Prozesse fernab vom thermischen Gleichgewicht vor. Um die Stabilität solcher Protokolle beurteilen zu können, ist das Verständnis von Relaxationsprozessen in wechselwirkenden Quantendrähten wichtig. Durch die Analyse von lokaler Injektion monoenergetischer Teilchen in einen wechselwirkenden Quantendraht konnte gezeigt werden, dass Energierelaxation deutlich stärker ist als ausgehend von einer einfachen Analyse vermutet.

Publications

• From stripe to checkerboard order on the square lattice in the presence of quenched disorder. Phys. Rev. B 74, 024520 (2006)
  A. Del Maestro, B. Rosenow und S. Sachdev
  
• Influence of Interactions on Flux and Back-gate Period of Quantum Hall Interferometers. Phys. Rev. Letters 98, 106801 (2007)
  B. Rosenow and B.I. Halperin
  
• Particle-Hole Symmetry and the Pfaffian State. Phys. Rev. Lett. 99, 236806 (2007)
  M. Levin, B.I. Halperin, and B. Rosenow
  
• Bulk-edge coupling in the non-abelian ν = 5/2 quantum Hall interferometer. Phys. Rev. Lett. 100, 226803 (2008)
  B. Rosenow, B.I. Halperin, S.H. Simon, and A. Stern
  
• Infinite randomness fixed point of the superconductor-metal quantum phase transition. Phys. Rev. Lett. 101, 035701 (2008)
  A. del Maestro, B. Rosenow, M. Mueller, and S. Sachdev
  
• Edge-State Velocity and Coherence in a Quantum Hall Fabry-Perot Interferometer. Phys. Rev. Lett. 103, 206806 (2009)
  D.T. McClure, Yiming Zhang, B. Rosenow, E.M. Levenson-Falk, C.M. Marcus, L.N. Pfeiffer, and K.W. West
  
• Exact Solution for Bulk-Edge Coupling in the Non-Abelian ν = 5/2 Quantum Hall Interferometer. Phys. Rev. B 80, 155305 (2009)
  B. Rosenow, B. I. Halperin, S. H. Simon, and Ady Stern
  
• Dynamical conductivity at the dirty superconductor-metal quantum phase transition. Phys. Rev. Lett. 105, 145702 (2010)
  A. Del Maestro, B. Rosenow, J.A. Hoyos, T. Vojta
  
• Nonequilibrium electron spectrocopy of Luttinger Liquids. Phys. Rev. B 82, 041306(R) (2010)
  S. Takei, M. Milletari, and B. Rosenow
  
• Signatures of neutral quantum Hall modes in transport through low-density constrictions. Phys. Rev. B 81, 165313 (2010)
  B. Rosenow and B.I. Halperin