Quantum phase transitions and quantum transport in low-dimensional topological systems
Düşük boyutlu topolojik sistemlerde kuantum faz geçişleri ve kuantum taşınım
- Tez No: 478684
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İNANÇ ADAGİDELİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 124
Özet
Bu tezde, maddenin topolojik olarak korunumlu kenar durumları ve yalıtkan yığın içeren bir hali olan topolojik yalıtkan ve üstüniletkenlerin topolojik indisini değiştiren kuantum faz geçişlerine ve topolojik yalıtkan nanoyapılarda yük ve spin taşınımına odaklanıyoruz. Öncelikle düzensiz, bir boyutlumsu topolojik üstüniletkenlerde topolojik evreleri ele aldık. Daha önceden topolojik açıdan sıradışı evreli bir nanokablodaki Majorana durumlarının yerelle¸sme mesafesinin e¸sevrelilik mesafesini aştığı sürece düzensizliğe karşı korunumlu olduğu bulunmuştu; bu düzensizlik seviyesinden sonra kablo, sıradan evreye geçer. Biz ise bundan daha da fazla düzensizliğin çok kanallı nanokabloları topolojik evreye geri zorladığını ve topolojik evre çizgesini daha önce gösterilmemiş bir şekilde parçaladığını gösterdik. Devamında gelişigüzel şekilli ve/veya düzensiz topolojik üstün iletkenleri ve taban hal fermiyon eşliğini tartıştık. Harici değişkenler değiştirildikçe tek ve çift pariteli taban durumları kesi¸sir ve kuantum evre geçi¸sine sebep olur. Biz bu parite kesi¸sim istatisti˘ginin evrensel oduğunu ve bu istatistiğin normal durum özellikleriyle belirlendiğini gösterdik. Ayrıca parite kesişimlerinin ekil bağımlılığını da ifade ettik. Son olarak çekirdek spinleri varlığında kuantum spin Hall yalıtkanının kenar durumunun taşınım özelliklerini ele aldık. Uygun şekilde hazırlanan bir çekirdek spin banyosunun enerjisiz kaynak olarak kullanılıp sistemde bir yük akımı tetiklemek için kullanılabileceğini ve bu akımın elektrik rezervuarlarının ısısını kullanıp harici bir dirençten güç açığa çıkarabileceğini gösterdik. Spin kaynağını sıfırlamanın Landauer prensipine uygun olarak ısı yayılımı gerektirdiğini gösterdik. Hesaplarımız, sistemde depolanan eşdeğer enerji/güç yoğunluğunun halihazırdaki süperkapasitörlerin yoğunluğunu aştığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, we focus on quantum phase transitions that change the topological index of topological insulators and superconductors, which are states of matter featuring topologically protected edge states and insulating bulk, and on transport of charge and spin in topological insulator nanostructures. We consider topological phases in disordered quasi- 1D topological superconductors. The Majorana edge states on topologically nontrivial nanowires were previously found to be protected from disorder as long as the localization length is larger than the coherence length, after which the wire transitions to a trivial state. We find that changing disorder can push the system back into a topological state in multichanneled nanowires, creating previously unreported fragmentation of the topological phase diagram. We next discuss arbitrarily-shaped and/or disordered topological superconductors and their ground state fermion parity. As external parameters are varied, even and odd parity ground states cross, causing quantum phase transitions. We find that the statistics of parity-crossings are universal and described by normal-state properties and determine the shape dependence of the parity crossings. Finally, we consider edge state quantum transport in quantum spin Hall insulators in the presence of nuclear spins. We find that a properly initialized nuclear spin bath can be used as a non-energetic resource to induce charge current in the device, providing power an external load using heat from electrical reservoirs. Resetting the spin-resource requires dissipation of heat in agreement with the Landauer's principle. Our calculations show that the equivalent energy/power density stored in the device exceeds existing supercapacitors.
Benzer Tezler
- Çok parçacıklı sistemlerin taşıma özelliklerinin enskog yaklaşımı ile hesaplanması ve kuantum dengesizlik durumlarının incelenmesi
Calculation of transport properties inenskog approach and quantum nonequilibrium states of many particle systems
NURETDİN EREN
Doktora
Türkçe
1998
Fizik ve Fizik MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RIZA OĞUL
- Grafen-heteroatom temelli katalizörlerin sentezi, karakterizasyonu ve hidrojen üretiminde kullanımı
Graphene-heteroatom based catalysts and their application for hydrogen production
DUYGU AKYÜZ
Doktora
Türkçe
2019
EnerjiMarmara ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATIF KOCA
PROF. DR. ALİ RIZA ÖZKAYA
- Inducing transitions and quantum transport in topological meta-materials
Topolojik meta-materyallerde topolojik geçişlerin teşviki ve kuvantum taşınımı
AYKUT TEKER
- Grafen kuantum noktaların düzensizliklerden doğan elektrik ve manyetik özellikleri
Disorder induced electronic and magnetic properties of graphene quantum dots
ERDOĞAN BULUT KUL
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALEV DEVRİM GÜÇLÜ
- Nonlinear dynamics of josephson junction chains and superconducting resonators
Başlık çevirisi yok
ADEM ERGÜL
Doktora
İngilizce
2013
Fizik ve Fizik MühendisliğiKTH-Kungliga Tekniska Högskolan (Royal Institute of Technology)PROF. DAVID B. HAVILAND