Московский физико-технический институт

Лаборатория теоретической нанофизики (лаборатория закрыта 31.12.2016)

Ближайшие семинары по квантовой нанофизике
Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 31 января 2020 г., ИТФ, 11:30

Я.В. Фоминов, А.А. Мазаник, М.В. Разумовский

Поверхностная плотность состояний в сверхпроводниках с неоднородной константой взаимодействия

Рассмотрена задача о сверхпроводнике с поверхностным подавлением константы взаимодействия БКШ $\lambda(x)$. Аналитически найдены щель в поверхностной плотности состояний, поведение плотности состояний $\nu(E)$ выше щели, ``вертикальная'' особенность плотности состояний на энергии, равной объемному параметру порядка $\Delta_0$, а также пертурбативная поправка к плотности состояний на более высоких энергиях. Щель в поверхностной плотности состояний параметрически отличается от поверхностного значения параметра порядка из-за различия пространственного масштаба $r_c$, на котором подавляется $\lambda(x)$, и длины когерентности. Вертикальная особенность означает точку перегиба с бесконечной производной на кривой $\nu(E)$ при $E=\Delta_0$ с зависимостью, определяемой квадратным корнем при отклонении $E$ от $\Delta_0$. Коэффициенты при этой зависимости различны при $E < \Delta_0$ и $E > \Delta_0$, поэтому особенность оказывается асимметричной. Доклад основан на работе [Ya.V. Fominov, A.A. Mazanik, M.V. Razumovskiy, Phys. Rev. B 100, 224513 (2019)].

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 31 января 2020 г., ИТФ, 11:30

Игорь Лукьянчук

Ferroelectric as topological material: Hopf fibrations, multilevel logic, negative capacitance and THz vibrations

Formation of unusual textures of polarization is imminent for nano-scale ferroelectric samples, films, rods, and granules, where the depolarization surface effects play the crucial role. The topologically protected stability of such textures and security of information storage is coming from polarization vorticity, provided by condition of absence of the energetically-unfavorable depolarization charge. The endurance of ferroelectric formations with respect to high-energy irradiation makes them ideal for the aerospace industry, and the periodic domain walls structures can be used as a platform for terahertz radiation generators and detection devices. Polarization domains that alternate the surface charge distribution can be formed in ferroelectric thin films as an effective mechanism to confine the depolarization field to the near-surface layer and diminish the depolarization energy. However their existence have long been considered as barely possible until the direct theoretical predictions [1-3] and experimental evidences [4-6] in thin oxide-based superlattices. Very recently we have demonstrated that the effective capacitance of ferroelectric layers with domains is negative [7]. This effect is explained by the opposite orientation of the depolarizing field with respect to the field-induced averaged polarization. This phenomenon is currently considered as the platform for realization of the dissipation-free high performance nano-circuits [8]. Moreover, in sub-THz region the resonance plasmonic effect can be induced by oscillating domain walls [9] and can be suitable for design of the ultra-small low-energy THz chips. Multi-vortex [10] and skyrmion [11] states can be formed inside ferroelectric cylindrical nano-dots and nanorods to reduce the depolarization energy. We study the stability of such states and demonstrate that the topological class of the most stable topological excitations can be driven by the geometrical and electrical parameters of the system, external field and temperature. We target the multi-domain and topological excitations in FE nanodots as a platform for IT-secured multivalued logic units, breaking ground for neuromorphic computing [12,13].

[1] A. M. Bratkovsky and A. P. Levanyuk, Phys. Rev. Lett. 84, 3177 (2000).
[2] V. A. Stephanovich, I. A. Luk'yanchuk, and M. G. Karkut, Phys. Rev. Lett., 94, 047601 (2005)
[3] I. Luk'yanchuk, L. Lahoche, and A. Sene, Phys. Rev. Lett., 102, 147601 (2009)
[4] S. K. Streiffer, J. A. Eastman, D. D. Fong et al., Phys. Rev. Lett. 89, 067601 (2002);
[5] S. O. Hruszkewycz, M. J. Highland, et al., Phys. Rev. Lett.110, 177601 (2013).
[6] Yadav, A. K., Nelson,et al.. Nature, 530 (7589), 198. (2016)
[7] P. Zubko, M. Hadjimichael, S. Fernandez-Pena, A. Sené, I. Luk’yanchuk, J.-M. Triscone & J. Íñiguez, Nature, 534, 524 (2016)
[8] Khan, A. I., Chatterjee, K., Wang B. et al. Nature Materials 14, 182–186 (2015).
[9] I. Luk'yanchuk, A.Pakhomov, A.Sené, A. Sidorkin, V. Vinokur, arXiv:1410.3124
[10] G. Pascoli L. Lahoche, I. Luk'yanchuk, Integrated Ferroelectrics, 99, 60 (2008)
[11] L Baudry, A Sené, IA Luk'yanchuk, L Lahoche, and JF Scott, Phys. Rev. B 90, 024102 (2014)
[12] P.-W. Martelli, S. M. Mefire, I. Luk'yanchuk, Europhys. Lett. 111, 50001 (2015)
[13] Baudry, L., Lukyanchuk, I. & Vinokur, V. M. Sci. Rep. 7: 42196 (2017)

Наш адрес:

г.Долгопрудный
Московский физико-технический институт
Лабораторный корпус МФТИ, к.122

контактный адрес: nanotheory@phystech.edu (заведующий лабораторией М.В.Фейгельман, зам. зав. И.В.Загороднев)

Направления исследований
  • Мезоскопические электронные системы
  • Cверхпроводящие гибридные структуры
  • Квантовые фазовые переходы
  • Спинтроника
  • Двумерный электронный газ. Квантовый эффект Холла
  • Квантовый магнетизм и системы с "топологическим порядком"
  • Физика квантовых вычислений
Недавние семинары по квантовой нанофизике
Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 17 января 2020 г., ИТФ, 11:30

Л.Ю. Бараш

Анализ устойчивости алгоритма квантового адиабатического неструктурированного поиска

Алгоритм квантового адиабатического неструктурированного поиска - один из немногих алгоритмов квантовой адиабатической оптимизации, для которых доказаны теоремы о том, что они работают значительно быстрее, чем их классические аналоги. В связи с тем, что для адиабатических квантовых вычислений в настоящее время отсутствуют теоремы об отказоустойчивости, гарантирующие устойчивость таких алгоритмов к ошибкам, изучение влияния возможных дефектов при их выполнении на результат вычислений имеет научное и практическое значение. Мы изучаем устойчивость алгоритма к следующим трём типам дефектов: неточность в выполнении интерполяционного графика, наличие гауссового шума в гамильтониане, взаимодействие с тепловым окружением. Показано, что квадратичное ускорение алгоритма неструктурированного поиска, вообще говоря, не является устойчивым при наличии любого из вышеперечисленных дефектов. В некоторых случаях мы находим, что устойчивость алгоритма приводит к нереалистичным требованиям для зависимости силы источников шума от размера системы, необходимой для сохранения квадратичного ускорения.
[1] M. Slutskii, T. Albash, L. Barash, I. Hen, New Journal of Physics, 21, 113025 (2019), https://dx.doi.org/10.1088/1367-2630/ab51f9