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Journal of Computational Electronics
Erschienen in: Journal of Computational Electronics 4/2016

11.07.2016

Towards realistic time-resolved simulations of quantum devices

verfasst von: Joseph Weston, Xavier Waintal

Erschienen in: Journal of Computational Electronics | Ausgabe 4/2016

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Abstract

We report on our recent efforts to perform realistic simulations of large quantum devices in the time domain. In contrast to d.c. transport where the calculations are explicitly performed at the Fermi level, the presence of time-dependent terms in the Hamiltonian makes the system inelastic so that it is necessary to explicitly enforce the Pauli principle in the simulations. We illustrate our approach with calculations for a flying qubit interferometer, a nanoelectronic device that is currently under experimental investigation. Our calculations illustrate the fact that many degrees of freedom (16,700 tight-binding sites in the scattering region) and long simulation times (9500 times the inverse bandwidth of the tight-binding model) can be easily achieved on a local computer.
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Literatur
1.
Ashoori, R.C., Stormer, H.L., Pfeiffer, L.N., Baldwin, K.W., West, K.: Edge magnetoplasmons in the time domain. Phys. Rev. B 45(7), 3894–3897 (1992)CrossRef
2.
Bautze, T., Süssmeier, C., Takada, S., Groth, C., Meunier, T., Yamamoto, M., Tarucha, S., Waintal, X., Bäuerle, C.: Theoretical, numerical, and experimental study of a flying qubit electronic interferometer. Phys. Rev. B 89(12), 125,432 (2014)CrossRef
3.
Cini, M.: Time-dependent approach to electron transport through junctions: General theory and simple applications. Phys. Rev. B 22(12), 5887–5899 (1980)CrossRef
4.
Dubois, J., Jullien, T., Portier, F., Roche, P., Cavanna, A., Jin, Y., Wegscheider, W., Roulleau, P., Glattli, D.C.: Minimal-excitation states for electron quantum optics using levitons. Nature 502(7473), 659–663 (2013)CrossRef
5.
Fehlberg, D.E.: Klassische Runge-Kutta-Formeln vierter und niedrigerer Ordnung mit Schrittweiten-Kontrolle und ihre Anwendung auf Wärmeleitungsprobleme. Computing 6(1–2), 61–71 (1970)MathSciNetCrossRefMATH
6.
Fève, G., Mahé, A., Berroir, J.M., Kontos, T., Plaçais, B., Glattli, D.C., Cavanna, A., Etienne, B., Jin, Y.: An on-demand coherent single-electron source. Science 316(5828), 1169–1172 (2007)CrossRef
7.
Fruchart, M., Delplace, P., Weston, J., Waintal, X., Carpentier, D.: Probing (topological) Floquet states through DC transport. Phys. E: Low-Dimensional Syst. Nanost. 75, 287–294 (2016)CrossRef
8.
Gaury, B., Waintal, X.: Dynamical control of interference using voltage pulses in the quantum regime. Nat. Commun. 5, 3844 (2014)CrossRef
9.
Gaury, B., Waintal, X.: A computational approach to quantum noise in time-dependent nanoelectronic devices. Phys. E Low Dimensional Syst. Nanost. 75, 72–76 (2016)CrossRef
10.
Gaury, B., Weston, J., Santin, M., Houzet, M., Groth, C., Waintal, X.: Numerical simulations of time-resolved quantum electronics. Phys. Rep. 534(1), 1–37 (2014)MathSciNetCrossRef
11.
Gaury, B., Weston, J., Waintal, X.: Stopping electrons with radio-frequency pulses in the quantum Hall regime. Phys. Rev. B 90(16), 161,305 (2014)CrossRef
12.
Gaury, B., Weston, J., Waintal, X.: The a.c. Josephson effect without superconductivity. Nat. Commun. 6, 6524 (2015)CrossRef
13.
Groth, C.W., Wimmer, M., Akhmerov, A.R., Waintal, X.: Kwant: a software package for quantum transport. New J. Phys. 16(6), 063,065 (2014)CrossRef
14.
Jauho, A.P., Wingreen, N.S., Meir, Y.: Time-dependent transport in interacting and noninteracting resonant-tunneling systems. Phys. Rev. B 50(8), 5528–5544 (1994)CrossRef
15.
Kamata, H., Ota, T., Muraki, K., Fujisawa, T.: Voltage-controlled group velocity of edge magnetoplasmon in the quantum Hall regime. Phys. Rev. B 81(8), 085,329 (2010)CrossRef
16.
Kumada, N., Kamata, H., Fujisawa, T.: Edge magnetoplasmon transport in gated and ungated quantum Hall systems. Phys. Rev. B 84(4), 045,314 (2011)CrossRef
17.
Kurth, S., Stefanucci, G., Almbladh, C.O., Rubio, A., Gross, E.K.U.: Time-dependent quantum transport: A practical scheme using density functional theory. Phys. Rev. B 72(3), 035,308 (2005)CrossRef
18.
Landauer, R.: Spatial Variation of Currents and Fields Due to Localized Scatterers in Metallic Conduction. IBM J. Res. Dev. 1(3), 223–231 (1957)MathSciNetCrossRef
19.
Landauer, R.: Electrical resistance of disordered one-dimensional lattices. Philosophical Magazine 21(172), 863–867 (1970)CrossRef
20.
Moskalets, M.: Scattering matrix approach to non-stationary quantum transport. Imperial College Press, London (2012)MATH
21.
Piessens, R., de Doncker-Kapenga, E., Überhuber, C.W., Kahaner, D.K.: Quadpack, springer series in computational mathematics, vol. 1. Springer, Berlin Heidelberg (1983)MATH
22.
Rungger, I., Sanvito, S.: Algorithm for the construction of self-energies for electronic transport calculations based on singularity elimination and singular value decomposition. Phys. Rev. B 78(3), 035,407 (2008)CrossRef
23.
Stefanucci, G., Leeuwen, R.v.: Nonequilibrium many-body theory of quantum systems: a modern introduction, 1 edn. Cambridge University Press, Cambridge (2013)
24.
Takada, S., Bäuerle, C., Yamamoto, M., Watanabe, K., Hermelin, S., Meunier, T., Alex, A., Weichselbaum, A., von Delft, J., Ludwig, A., Wieck, A., Tarucha, S.: Transmission phase in the kondo regime revealed in a two-path interferometer. Phys. Rev. Lett. 113(12), 126,601 (2014)CrossRef
25.
Takada, S., Yamamoto, M., Bäuerle, C., Watanabe, K., Ludwig, A., Wieck, A.D., Tarucha, S.: Measurement of the transmission phase of an electron in a quantum two-path interferometer. Appl. Phys. Lett. 107(6), 063,101 (2015)
26.
Weston, J., Gaury, B., Waintal, X.: Manipulating Andreev and Majorana bound states with microwaves. Phys. Rev. B 92(2), 020,513 (2015)
27.
Weston, J., Waintal, X.: Linear-scaling source-sink algorithm for simulating time-resolved quantum transport and superconductivity. Phys. Rev. B 93(13), 134,506 (2016)CrossRef
28.
Wimmer, M.: Quantum transport in nanostructures: from computational concepts to spintronics in graphene and magnetic tunnel junctions, 1. aufl edn. No. 5 in Dissertationsreihe der Fakultät für Physik der Universität Regensburg. Univ.-Verl. Regensburg, Regensburg (2009)
29.
Wingreen, N.S., Jauho, A.P., Meir, Y.: Time-dependent transport through a mesoscopic structure. Phys. Rev. B 48(11), 8487–8490 (1993)CrossRef
30.
Zhong, Z., Gabor, N.M., Sharping, J.E., Gaeta, A.L., McEuen, P.L.: Terahertz time-domain measurement of ballistic electron resonance in a single-walled carbon nanotube. Nat. Nano. 3(4), 201–205 (2008)CrossRef
Metadaten
Titel
Towards realistic time-resolved simulations of quantum devices
verfasst von
Joseph Weston
Xavier Waintal
Publikationsdatum
11.07.2016
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Computational Electronics / Ausgabe 4/2016
Print ISSN: 1569-8025
Elektronische ISSN: 1572-8137
DOI
https://doi.org/10.1007/s10825-016-0855-9

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