Семинары по квантовой нанофизике

скрыть аннотации
показать будущие семинары
Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 19 июня 2020 г., ИТФ, 11:30
И.В. Побойко, М.В. Фейгельман
Двумерное кулоновское стекло как модель пиннинга вихрей в сверхпроводящих плёнках

Предложена стекольная модель пиннинга вихрей в тонких сверхпроводящих пленках с сильным беспорядком в области магнитных полей B « H$_{c2}$ и при низких температурах. Используется метод, подобный развитому в работе Мюллера и Иоффе (2004) для "кулоновского стекла" в модели Эфроса-Шкловского для кулоновской щели. Стекольное состояние описывается в рамках приближения "1-RSB", которое оказывается очень хорошим приближением численно (хотя и является, строго говоря, неустойчивым), соответствующий параметр малости имеет порядок 10$^{-5}$. Распределение эффективных локальных энергий вихрей P(h) является, с той же точностью, щелевым, что обеспечивает наличие эффективной сверхпроводящей плотности (конечной кинетической индуктивности) пленки в сильном магнитном поле.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 5 июня 2020 г., ИТФ, 11:30
Nikolay Stepanov, Mikhail Skvortsov
Inverted pendulum driven by a horizontal random force: statistics of the non-falling trajectory and supersymmetry

We study stochastic dynamics of an inverted pendulum subject to a random force in the horizontal direction. Considered at the entire time axis, the problem admits a unique solution which always remains in the upper half plane. We develop a new technique for treating statistical properties of this unique non-falling trajectory. In our approach based on the supersymmetric formalism of Parisi and Sourlas, statistics of the non-falling trajectory is expressed in terms of the zero mode of a corresponding transfer-matrix Hamiltonian. The emerging mathematical structure is similar to that of the Fokker-Planck equation, but it is rather written for the «square root» of the distribution function.
We derive the specific boundary conditions that correspond to the non-falling trajectory. Our results for the distribution function of the angle and its velocity at the non-falling trajectory are in perfect agreement with direct numerical simulations of the stochastic pendulum equation. In the limit of very strong noise, an exact analytical solution is obtained.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 29 мая 2020 г., webinar, 15:00
Владимир Кравцов
Fragile ergodic phases in logarithmically-normal Rosenzweig-Porter model

Webinar link: http://bbb2.itp.ac.ru/b/qme-erf-krk
Gaussian Rosenzweig-Porter (GRP) random matrix ensemble is the only one in which the robust multifractal phase have a status of a mathematical theorem. In this paper we suggest an extension of the GRP model, the LN-RP model, by adopting a logarithmically-normal (LN) distribution of off-diagonal matrix elements. We show that large matrix elements from the tail of this distribution give rise to a peculiar weakly-ergodic phase that replaces both the multifractal and the fully-ergodic phases present in GRP ensemble. A new phase is characterized by the broken basis-rotation symmetry which the fully-ergodic phase respects. Thus in addition to the localization and ergodic transitions in LN-RP model there exists also the FWT transition between the two ergodic phases. We formulate the criteria of the localization, ergodic and FWT transitions and obtain the phase diagram of the model. We also suggest a new criteria of stability of the non-ergodic phases and prove that the Anderson transition in LN-RP model is discontinuous, in contrast to its GRP counterpart.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 22 мая 2020 г., webinar, 15:00
А.В. Лункин, А.Ю. Китаев, М.В. Фейгельман
Sachdev-Ye-Kitaev model with perturbations: polaron in hyperbolic plane

Webinar link: http://bbb2.itp.ac.ru/b/qme-erf-krk
We study SYK_4 model with weak SYK_2 random terms of typical magnitude Γ beyond the simplest perturbative limit considered previously. In the intermediate range J/N << Γ << J/N^{1/2} of the perturbation strength Γ, fluctuations of the Schwarzian soft mode are suppressed and conformal mean-field solution for the Majorana Green function G(τ) is valid much beyond usual timescale t_∗ ∼ N/J characteristic for pure SYK_4 model. However, high momenta of the probability distribution of the Green function are shown to grow as ln([G(τ)]^p) ∝ p^2 at p >> 1, indicating log-normal shape of the distribution P[G(τ)] . Short-time decay of the out-of-time-order correlation function is characterized by the universal exponent 2πT/\hbar, while the pre-factor is much smaller than in pure SYK_4 model, and shows unusual temperature dependence.

colloquium, пятница 15 мая 2020 г., , 11:30
Piet Brouwer (Free University Berlin, Germany)
Higher-order topological insulators and superconductors

Topological insulators combine an insulating bulk with gapless states at their surfaces. This talk introduces "higher-order topological insulators", which are crystalline insulators with a gapped bulk and gapped crystalline boundaries, but topologically protected gapless states at corners or at edges of the crystal. I'll show that such "higher-order boundary states" are a generic boundary manifestation of the nontrivial bulk topology, if the bulk topology relies on a crystalline symmetry for its protection.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 8 мая 2020 г., webinar, 15:00
A. V. Andreev, Steven A. Kivelson, B. Spivak
Hydrodynamic description of transport in strongly correlated electron systems

Webinar link: http://bbb2.itp.ac.ru/b/qme-erf-krk
We develop a hydrodynamic description of the resistivity and magnetoresistance of an electron liquid in a smooth disorder potential. This approach is valid when the electron-electron scattering length is sufficiently short. In a broad range of temperatures, the dissipation is dominated by heat fluxes in the electron fluid, and the resistivity is inversely proportional to the thermal conductivity, κ. This is in striking contrast to the Stokes flow, in which the resistance is independent of κ and proportional to the fluid viscosity. We also identify a new hydrodynamic mechanism of spin magneto-resistance.


Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 1 мая 2020 г., webinar, 15:00
Zvi Ovadyahu (Hebrew University of Jerusalem)
Long-range influence of manipulating disordered-insulators locally

Webinar: http://bbb2.itp.ac.ru/b/qme-erf-krk
Localization of wavefunctions is arguably the most familiar effect of disorder in quantum systems. It has been recently argued [V. Khemani, R. Nandkishore, and S. L. Sondhi, Nature Physics, 11, 560 (2015)] that, contrary to naive expectation, manipulation of a localized-site in the disordered medium may produce a disturbance over a length-scale much larger than the localization-length ξ. Here we report on the observation of this nonlocal phenomenon in electronic transport experiment. Being a wave property, visibility of this effect hinges upon quantum-coherence, and its spatial-scale may be ultimately limited by the phase-coherent length of the disordered insulator. Evidence for quantum coherence in the Anderson-insulating phase may be obtained from magneto-resistance measurements which however are useful mainly in thin-films. The technique used in this work offers an empirical method to measure this fundamental aspect of Anderson-insulators even in relatively thick samples.

In addition, it is recommended by the author to read the following two papers before the seminar:
[1] I. M. Lifshitz, & V. Y. Kirpichenkov, Tunnel transparency of disordered systems, Zh. Eksp. Teor. Fiz. 77, 989 (1979) [Sov. Phys. JETP 50, 499 (1979)].
[2] J. B. Pendry, Quasi-extended electron states in strongly disordered systems, J. Phys. C: Solid State Phys. 20, 733 (1987).

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 1 мая 2020 г., ИТФ, 11:30
К.С. Тихонов, М.В. Фейгельман
Состояние "странного металла" в окрестности перехода сверхпроводник-металл в тонких грязных пленках

Развита теория квантового фазового перехода сверхпроводник-металла при T=0 между сверхпроводящим и металлическим состояниями двумерного грязного металла со случайными пространственными флуктуациями куперовской амплитуды притяжения. Когда масштаб этих флуктуаций превышает критическое значение, обычный среднеполевой сценарий этого фазового перехода разрушается из-за спонтанного появления локализованных зародышей сверхпроводящей фазы. Плотность этих островков сверхпроводимости растет экспоненциально с увеличением среднего куперовского притяжения. Взаимодействие между фазами параметров порядка различных островов убывает с расстоянием стпенным образом, со степенью слегка больше 2. Мы учитываем это взаимодействие с помощью метода ренормгруппы в реальном пространстве для сильно неупорядоченных систем. РГ поток оказывается похож на известный для фазового перехода Березинского-Костерлица-Таулеса в 2D XY модели. Линия фиксированных точек отвечает состоянию металла с большими фрактальными кластерами сильно связанных сверхпроводящих островов. На сверхпроводящей стороне перехода (и вблизи него) зависимость физических величин от логарифма температуры оказывается немонотонной, что приводит к очень слабой зависимости от температуры в широком интервале ее изменения.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 24 апреля 2020 г., webinar, 16:00
Grigory Tarnopolsky (Harvard University)
Fractional Chern Insulator States in Twisted Bilayer Graphene

Webinar: http://bbb2.itp.ac.ru/b/qme-erf-krk
Recent experiments on twisted bilayer graphene (TBG) near the magic angle have observed spontaneous integer quantum Hall states in the presence of an aligned hexagonal boron nitride (hBN) substrate. These states arise from valley ferromagnetism, and the complete filling of Chern bands. A natural question is whether fractional filling of the same bands would lead to fractional quantum Hall states, i.e. to fractional Chern insulators (FCIs). Using a variant of the continuum model for TBG with zero hopping between AA Moire cites we construct a Laughlin wave function on a real-space torus in full analogy with the Haldane and Rezayi construction for two-dimensional electrons at the lowest Landau-level on a torus.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 24 апреля 2020 г., ИТФ, 11:30
И.С. Бурмистров
Индуцированные беспорядком фазы и мультикритическое поведение в свободно-подвешенном графене

Одним из самых захватывающих явлений, наблюдаемых в неупорядоченные кристаллических мембранах, включая графен, является существование риплов, т.е. статических изгибных деформаций. Несмотря на активное исследование, все еще остается неясно, будет ли фаза с риплами существовать в термодинамическом предел, или же будет разрушаться тепловыми колебаниями. Показано, что достаточно сильный коротко-коррелированный беспорядок стабилизирует фазу с риплами, тогда как в случае слабого беспорядка термические флуктуации доминируют в термодинамическом пределе. В работе показано, что фазовая диаграмма неупорядоченного графена содержит две сепаратрисы: одна соответствует переходу скомкования (crumpling transition), а другая переходу между плоской фазой без риплом и плоской фазой с риплами. На пересечении сепаратрис находится неустойчивая мультикритическая точка, которая разделяет все четыре фазы. Наиболее примечательно, что обе плоские фазы описываются одной и той же устойчивой фиксированной точкой.

colloquium, пятница 17 апреля 2020 г., , 11:30
Kamran Behnia (CNRS/ESPCI, PSL Research University, Paris, France)
Charge and entropy transport in strontium titanate

The ferroelectric instability in pristine strontium titanate is aborted by quantum fluctuations. Therefore, the static electric permittivity saturates to an extremely large value at low temperature and the effective Bohr radius approaches a micron. In this context, removing a tiny fraction of oxygen atoms turns the system to a dilute metal with a sharp Fermi surface and a superconducting instability. The focus of this talk will be charge and entropy transport by electrons in this dilute metal and their general implications.
The temperature dependence of the resistivity of this dilute metal at low-temperature implies that electron-electron scattering can generate a T-square resistivity even in absence of Umklapp scattering with a single Fermi pocket. The magnitude of resistivity at a low temperature would imply a mean-free-path too short to be physically plausible. Combined with the temperature dependence of the Seebeck coefficient, this implies that non-degenerate electrons become heavier with warming. We will see that these observations cannot be explained by available polaronic theories. There is a whole family of dilute metals emerging from doped quantum paraelectrics with similar properties.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 10 апреля 2020 г., webinar, 16:00
Elio Koenig (Rutgers University)
Soluble limit and criticality of fermions in Z2 gauge theories

Webinar: http://bbb2.itp.ac.ru/b/qme-erf-krk
Quantum information theory and strongly correlated electron systems share a common theme of macroscopic quantum entanglement. In both topological error correction codes and theories of quantum materials (spin liquid, heavy fermion and high-Tc systems) entanglement is implemented by means of an emergent gauge symmetry. Inspired by these connections, here we introduce a simple model for fermions moving in the deconfined phase of a Z2 gauge theory, by coupling Kitaev's toric code to mobile fermions. This permits us to exactly solve the ground state of this system and map out its phase diagram. By changing the sign of the plaquette term in the toric code, we are able to tune the groundstate between an orthogonal metal and an orthogonal semimetal, in which the single particle correlators of the original Fermi operators are gapped, despite the existence of gapless collective modes. The small-to-large Fermi surface transition between these two states occurs in a stepwise fashion with multiple intermediate phases. We are able to access the physics beyond the integrable point using a novel diagrammatic perturbation expansion, which allows us to examine various instabilities of the deconfined phase and to derive the Ising (XY) critical theory at the transition between deconfined and confined metal (semimetal). Finally, the connection to quantum information science allows to discuss an analogue quantum emulator (an array of Majorana Cooper pair boxes) for fermions in Z2 gauge theories. Analytical results for this minimal model pave the way for a better understanding of quantum materials with itinerant fermions and the connection to the toric code opens the potential for simulation using upcoming quantum information techniques.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 6 марта 2020 г., ИТФ, 11:30
П. Островский
Диффузионный спиновый момент на поверхности топологического изолятора

Мы рассматриваем спин-орбитальный момент в слое диэлектрического ферромагнетика на поверхности топологического изолятора. Кроме хорошо изученного полеподобного момента в такой системе возникает анизотропный антидэмпинг момент из-за диффузного движения электронов проводимости. Этот диффузный момент исчезает в пределе нулевого импульса (то есть в случае однородного электрического поля или тока), но может, тем не менее, сильному влиять на магнитный резонанс при конечной частоте, если внешнее поле направлено под углом к поверхности топологического изолятора. Необходимое для такого эффекта поле можно создать при помощи рифленого затвора.
Доклад по работе: R.J. Sokolewicz, I.A. Ado, M.I. Katsnelson, P.M. Ostrovsky, M. Titov, Spin-torque resonance due to diffusive dynamics at the surface of a topological insulator, Phys. Rev. B 99, 214444 (2019)

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 6 марта 2020 г., ИТФ, 11:30
Павел Островский
Устойчивая слабая антилокализация в дираковском металле Sr_3SnO

В материалах с нарушенной симметрией четности (P) и/или обращения времени (T) можно наблюдать спиновые текстуры в импульсном пространстве, как например в топологических изоляторах или полупроводниках с сильным взаимодействием Рашбы. Если же P и T симметрии сохраняются, электронный спектр дважды вырожден по спину и текстуры невозможно наблюдать напрямую. Мы используем измерения квантовой интерференции в комбинации с численным моделированием зонной структуры, чтобы доказать наличие скрытой спмн-орбитальной запутанности в трехмерном диракосвком металле Sr_3SnO. Измеренное магнитосопротивление показывает устойивую слабую антилокализацию независимо от положения уровня Ферми. Наблюдаемый эффект при низких концентрациях хорошо описывается моделью с одним типом носителей, что свидетельствует в пользу сильного перемешивания дираковских долин. Причем, в отличие от графена, такое перемешивание не подавляет слабую антилокализацию. Мы делаем вывод, что главный механизм, приводящий к спин-орбитальной запутанности, связан с рассеянием долин с аксиальной связью спина и импульса.
Доклад по работе: H. Nakamura, D. Huang, J. Merz, E. Khalaf, P. Ostrovsky, A. Yaresko, D. Samal, H. Takagi, "Robust weak antilocalization due to spin-orbital entanglement in Dirac material Sr_3SnO", Nature Commun. 11, art. 1161 (2020); arXiv:1806.08712

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 28 февраля 2020 г., ИТФ, 11:30
И.С. Бурмистров
Неограниченное группирование электронов на геликоидальом краю

Квантовая магнитная примесь со спином $S$ на границе двумерного топологического изолятора, инвариантного по отношению к обращению времени, может привести к рассеянию назад. Изучен дробовой шум, связанный с током рассеяния назад для произвольного значения $S$. Полное аналитическое решение задачи показывает, что при $S>½$ фактор Фано может быть сколь угодно большим, отражая группирование больших партий электронов. Напротив, строго доказано, что для $S = ½$ фактор Фано ограничен между 1 и 2, что находится в согласии с более ранними исследованиями. Доклад по работе P.D. Kurilovich, V.D. Kurilovich, I.S. Burmistrov, Y. Gefen, M. Goldstein "Unrestricted electron bunching at the helical edge", Phys. Rev. Lett. 123, 056803 (2019).

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 21 февраля 2020 г., ИТФ, 11:30
Д.С. Антоненко, П.М. Островский, М.А. Скворцов
Мезоскопические флуктуации кондактанса в сверхпроводящих топологических проволоках

В работе изучается квазичастичный транспорт в неупорядоченных топологических сверхпроводящих проволоках класса симметрии D, которые могут содержать пару краевых Майорановских состояний. Рассмотрен критический режим, реализующийся на границе между топологической и тривиальной фазами, при котором закрывается объемная щель, а пара Майорановских состояний исчезает. Ранее было показано, что в критическом режиме средний кондактанс на больших длинах L ведет себя как 1/\sqrt{L}. Мы вычисляем дисперсию кондактанса var g с помощью нелинейной суперсимметричной сигма-модели с двумя репликами, что сводится к фурье анализу на супермногообразии сигма-модели. С помощью параметризации Ивасавы построены собственные функции соответствующего оператора Лапласа-Бельтрами. Получена явная формула для var g при произвольных L, описывающая кроссовер от режима друдевской проводимости на малых длинах к режиму широкого распределения кондактанса при больших длинах. Также исследован случай дисбаланса левых/правых каналов в проволоке, описываемый сигма-моделью с топологическим членом Весса-Зумино-Виттена.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 14 февраля 2020 г., ИТФ, 15:30
М.Фейгельман и К.Тихонов
Strange metal state near quantum superconductor-metal transition in thin films

We develop a theory of quantum T = 0 phase transition (q-SMT) between metal and superconducting ground states in a two-dimensional metal with frozen-in spatial fluctuations δλ(r) of the Cooper attraction constant. When strength of fluctuations δλ(r) exceeds some critical magnitude, usual mean-field-like scenario of the q-SMT breaks down due to spontaneous formation of local droplets of superconducting phase. The density of these droplets grows exponentially with the increase of average attraction constant λ. Interaction between the droplet's order parameters is due to proximity effect via normal metal and scales with distance ∝ 1/rβ, with 2 < β ≤ 3. We account for this interaction by means of a real-space strong-disorder renormalization group (RG). Near the q-SMT the RG flow is, formally, a dual equivalent of the Kosterlitz-Thouless RG. The corresponding line of fixed points describes a Griffiths phase of a metal with large fractal clusters of superconducting islands. Superconducting side is described by a runaway of RG trajectories into the strong-coupling region. Close to the transition point on the SC side, 0 < −δ << 1, RG trajectories possess an extremum as function of the RG parameter ∼ |δ| 1/2 ln(1/T). It results in a very wide temperature range where physical properties are nearly T-independent. This observation may be relevant to the understanding of a ”strange metal” state frequently observed near q-SMT.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 14 февраля 2020 г., ИТФ, 11:30
Д.Ю. Водолазов, В.Д. Пластовец (ИПФ РАН)
Парамагнитное Мейсснеровское, вихревое и луковичное основные состояния в сверхпроводнике Фульде-Феррелла конечного размера

Показано, что сверхпроводник Фульде-Феррелла конечного размера (характеризуемый в основном состоянии пространственно неоднородным сверхпроводящим параметром порядка типа бегущей волны Delta(r) ~ exp(-i q_{FF} r) в отсутствии границ) имеет основные состояния следующего типа: парамагнитное Мейсснеровское, вихревое и луковичное с пространственно неоднородным |Delta|(r). Эти состояния реализуются из-за наличия границ, когда поперечный размер сверхпроводника L ~ 1/q_{FF}. Показано, что предсказанные состояния могут быть реализованы в гибридной структуре сверхпроводник/ферромагнетик/нормальный металл с L~ 150-600 нм.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 14 февраля 2020 г., ИТФ, 11:30
В.В. Рязанов, Т.Е. Голикова (ИФТТ РАН)
Неравновесные эффекты в джозефсоновских SNS переходах

Будет представлен обзор экспериментов на планарных субмикронных структурах сверхпроводник/нормальный металл/сверхпроводник (SNS структурах), выполненных в Лаборатории сверхпроводимости ИФТТ РАН в последние годы. Исследовано влияние квазичастичной и спиновой инжекции в берега и барьер SNS структур на критический ток, инверсию разности фаз, появление нелокальных эффектов.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 14 февраля 2020 г., ИТФ, 11:30
Л.Я. Винников (ИФТТ РАН)
Сосуществование сверхпроводимости и ферромагнетизма, структура магнитного потока в массивных монокристаллах магнитных сверхпроводников

Методом декорирования исследована структура магнитного потока в монокристаллах магнитных сверхпроводников в EuFeAs cоединениях, легированных фосфором. В монокристалле ферромагнитного сверхпроводника EuFe2(As0:79P0:21)2 с температурой сверхпроводящего перехода (Tsc=22K) методом декорирования разрешена вихревая структура в доменах спонтанного магнитного потока (вихревые домены) вблизи температуры ферромагнитного перехода (TСurie= Tc =18K). В узком интервале температур (~1K) вблизи Tc =18K также наблюдались мейснеровские домены, ранее наблюдавшиеся методом магнитосиловой микроскопии. При понижении температуры наблюдалась доменная структура (вихревые домены) с чередующимся направлением магнитного потока.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 14 февраля 2020 г., ИТФ, 11:30
М.А. Скворцов
Неоднородные состояния в неупорядоченных сверхпроводниках

Увеличения беспорядка в сверхпроводнике приводит к размытию когерентного пика и возникновению локализованных квазичастичных состояниями под средней щелью. На феноменологическом уровне это явление было описано в работе Ларкина и Овчинникова 1971 г. В докладе будет представлен обзор дальнейшего развития данного сюжета, как с теоретической, так и с экспериментальных точек зрения.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 7 февраля 2020 г., ИТФ, 15:00
А.Н. Поддубный (ФТИ им.А.Ф.Иоффе)
Взаимодействие двух фотонов с массивом атомов в волноводе

Рассматривается теоретическая задача о распространении пары фотонов в одномерном волноводе, в который помещен периодический массив двухуровневых атомов. Отличием от классической модели Дикке является учет конечного ненулевого расстояния между атомами. Благодаря фотонной блокаде - невозможности поглощения двух фотонов одним атомом - между фотонами возникает эффективное отталкивание. Будет показано, что это отталкивание приводит к образованию двухфотонных состояний, когда один из фотонов локализован, а второй образует стоячую волну. Такие двухчастичные моды можно рассматривать как аналог индуцированных взаимодействием оптических решёток.

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)

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

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 10 января 2020 г., ИТФ, 11:30
Л.Ю. Бараш
Вычисление плотности состояний фрустрированных спиновых систем

Вычисление плотности состояний систем с сильно пересеченными ландшафтами свободной энергии является известной сложной и актуальной задачей во многих областях физики, от спиновых стекол до биополимеров. Также, численное определение плотности состояний недавно стало инструментом для тестирования корректности работы устройств для квантового отжига, позволяющих делать выборку. Использование стандартных подходов может приводить к ложной сходимости вычислений к метастабильным минимумам, и наличие этой проблемы чрезвычайно сложно обнаружить в процессе вычислений. Мы предлагаем метод выборки, основанный на алгоритме отжига популяции, усовершенствованном при помощи мульти-гистограммного анализа. Мы исследуем производительность предложенного метода для спиновых стекол и демонстрируем возможность в ряде случаев преодолеть проблему ошибочного определения плотности состояний, присущую другим методам энтропийной выборки. Это приводит в ряде случаев к значительному преимуществу нашего метода, позволяющему получить верный ответ за значительно меньшее время, по сравнению с другими методами, что может оказаться полезным для обнаружения новой физики при помощи компьютерного моделирования. Новый метод позволяет избежать ряда недостатков, присущих известным другим методам, и он может быть применён к широкому классу систем без дополнительных разбиений на энергетические окна и сшивок. Сравнительное тестирование эффективности методов определения плотности состояний было произведено при помощи применения нескольких схем, позволяющих точно находить степени вырождения энергетических уровней для тестируемых образцов модели Эдвардса-Андерсона.
[1] L. Barash, J. Marshall, M. Weigel, I. Hen, New Journal of Physics, 21, 073065 (2019).

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 27 декабря 2019 г., ИТФ, 11:30
Мирлин А.Д.
Disorder and interaction in chiral chains: Majoranas versus complex fermions.

We study the low-energy physics of a chain of Majorana fermions in the presence of interaction and disorder, emphasizing the difference between Majoranas and conventional (complex) fermions. While in the noninteracting limit both models are equivalent (in particular, belong to the same symmetry class BDI and flow towards the same infinite-randomness critical fixed point), their behavior differs drastically once interaction is added. Our density-matrix renormalization group calculations show that the complex-fermion chain remains at the noninteracting fixed point. On the other hand, the Majorana fermion chain experiences a spontaneous symmetry breaking and localizes for repulsive interaction. To explain the instability of the critical Majorana chain with respect to a combined effect of interaction and disorder, we consider interaction as perturbation to the infinite-randomness fixed point and explore correlations of wave functions that enter interaction matrix elements. Our numerical and analytical results exhibit a rich structure of critical eigenstate correlations. This allows us to identify a relevant interaction operator that drives the Majorana chain away from the infinite-randomness fixed point. For the case of complex fermions, the interaction is irrelevant.

colloquium, пятница 20 декабря 2019 г., , 15:00
Vadim Smelyanskiy (Google, Los Angeles)
Non-ergodic delocalized states for efficient population transfer within a narrow band of the energy landscape

We will review the advances and challenges in the field of quantum combinatorial optimization and closely related problem of low-energy eigenstates and coherent dynamics in transverse field quantum spin glass models. We will discuss the role of collective spin tunneling that gives rise to bands of delocalized non-ergodic quantum states providing the coherent pathway for the population transfer (PT) algorithm: the quantum evolution under a constant transverse field that starts at a low-energy spin configuration and ends up in a superposition of spin configurations inside a narrow energy window. We study the transverse field induced quantum dynamics of the following spin model: zero energy of all spin configurations except for a small fraction of spin configuration that form a narrow band at large negative energy. We use the cavity method for heavy-tailed random matrices to obtain the statistical properties of the low-energy eigenstates in an explicit analytical form. In a broad interval of transverse fields, they are non-ergodic, albeit extended giving rise to a qualitatively new type of quantum dynamics. For large transverse fields »1 the typical runtime of PT algorithm $\sim \sqrt{2^n / \Omega e^r}$ scales with n and Ω as that of the Grover’s quantum search, except for the small correction to the exponent θ ≈ 1/(2). The model we consider is non-integrable. As a result, our PT protocol does not require any fine-tuning of and may be initialized in a computational basis state. We argue that our approach can be applied to study PT protocol in other optimization problems with the potential quantum advantage over classical algorithms.

colloquium, пятница 20 декабря 2019 г., , 11:30
Joerg Schmalian (Karlsruhe Institute of Technology)
Ordered fluctuations: about vestigial order in quantum materials

A hallmark of the phase diagrams of quantum materials is the existence of multiple electronic ordered states. In many cases those are not independent, competing phases, but instead display a complex intertwinement. In this talk, we focus on a realization of intertwined orders with a fluctuation-driven vestigial phase characterized by a composite order parameter. In other words, we are investigating the condensation of fluctuations.
We demonstrate that this concept naturally explains the nematic state in iron-based superconductors and nematic superconductivity in doped topological insulators. In addition we propose a natural mechanism for charge 4e superconductivity with half flux quanta. We present a formalism that provides a framework to understand the complexity of quantum materials based on symmetry, largely without resorting to microscopic models.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 13 декабря 2019 г., ИТФ, 15:30
2. Антон Хвалюк
Обзор основных алгоритмов квантовых симуляций

Из-за аппаратных ограничений существующие квантовые процессоры способны производить лишь определенный набор унитарных операций над одним или двумя квантовыми битами в течение конечного промежутка времени, после которого устройство теряет когерентность. Чтобы использовать подобные устройства для симуляции произвольного вида гамильтонианов, необходимо строить приближения, позволяющие с помощью доступных операций воспроизвести произвольный оператор эволюции и при этом использующие как можно меньше обращений к квантовому устройству.

Известно несколько принципиально различных алгоритмов построения подобных приближений, и в данном обзоре мы рассмотрим наиболее активно изучаемые:

  • метод Suzuki-Trotter, основанный на хорошем приближении экспоненты от суммы эрмитовых операторов через экспоненты от каждого из членов суммы,
  • прямое разложение экспоненты оператора эволюции в ряд Тейлора по времени эволюции,
  • метод Quantum Signal Processing, основанный на эффективном методе симуляции полиномов от заданного эрмитового оператора, что затем используется для полиномиальной аппроксимации экспоненты от оператора эволюции.

Мы разберем детали работы каждого из представленных алгоритмов, обсудим существующие оценки для их времени работы и числа используемых элементарных операций.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 13 декабря 2019 г., ИТФ, 14:30
1. Иван Цицилин (МИСиС, РКЦ)
Эксперименты со сверхпроводящими кубитами

Развитие технологии производства и измерения сверхпроводящих кубитов в России уже позволяет создавать многокубитные связанные системы, из которых можно делать различные аналоговые и цифровые симуляторы. Полученный в создании двухкубитных гейтов опыт показал нам направление для дальнейшего развития в этой сфере: какие типы гейтов необходимо использовать и улучшать, как выключать остаточное ZZ взаимодействие во время простаивания кубитов. Я представлю наши результаты и расскажу о потенциальных способах продвижения в этих областях.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 13 декабря 2019 г., ИТФ, 11:30
П.Г. Гриневич, П.М. Сантини
Влияние малой диссипации на повторяемость аномальных волн в НУШ.

Нами получены аналитические формулы, описывающие влияние малых потерь/усиления на повторяемость аномальных волн в фокусирующем Нелинейном уравнении Шредингера для случая одной неустойчивой моды. Оказывается, даже очень малые потери (малое усиление) оказывает сильное влияние на статистику и характер повторений. В частности, наши формулы объясняют результаты численных экспериментов работы O. Kimmoun, H.C. Hsu, H. Branger, M.S. Li, Y.Y. Chen, C. Kharif, M. Onorato, E.J.R. Kelleher, B. Kibler, N. Akhmediev, A. Chabchoub 2016 года.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 29 ноября 2019 г., ИТФ, 15:00
В.Кузнецов (экспериментальная часть) и С.Дикман (теоретическая часть)
Совместный доклад по работе С.Дикмана, Л.Кулика и В.Кузнецова (ИФТТ)
"Coherence-decoherence transition in a spin-magnetoexcitonic ensemble in a quantum Hall system"

In the talk, we focus on the physics of magneto-excitons in a quantum Hall insulator at the filling factor of 2. The simplest realizations are magneto-excitons formed by an electron promoted from the occupied zeroth Landau level to the empty first Landau level and by the vacancy under the Fermi level. There are two magneto-excitons: a spin-singlet with total spin S = 0; and a spin-triplet (CSFE) with total spin S = 1. The first one is magneto-plasmon which decays with the emission of a photon. In contrast, the CSFE is not radiatively active owing to electron spin conservation and its energy is lower than the cyclotron energy. Consequently, spin-triplet magneto-excitons exhibit relaxation time reaching up to 900 us. We also discovered condensation of excitons by measurement of exciton lifetime in a temperature range of 0.5–1.5 K. Here we report on spin exciton transfer at distance exceeding 200 μm by pump-probe photo-luminescence measurements and photo-resonant reflection. These effects exhibit threshold both in excitation power and temperature.

The experimental studies on CSFE ensembles that have to obey the Bose-Einstein statistics signal the emergence of an excitonic coherent phase. In the present paper, the theory is developed of the weakly interacting Bose gas of spin-cyclotron excitations in terms of a virial correction to the single magnetoexciton energy. The condition for a coherent-incoherent phase transition is discussed. It is expected to be strongly related to the studied long-distant inter-excitonic correlations. The results obtained theoretically are discussed in terms of their agreement with specific experimental data.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 29 ноября 2019 г., ИТФ, 11:30
Baerbel Rethfeld (Technische Universitaet Kaiserslautern, Germany)
Relaxation dynamics of nonequilibrium electrons in laser-excited solids

When an ultrashort laser pulse of visible light is absorbed by a solid, mainly the electrons in the material are excited. In metals, free electrons in the conduction band can directly absorb photons. In semiconductors and dielectrics, on the other hand, a band gap has to be overcome first, as almost no free electrons are present at room temperature in the unexcited material. Due to this excitation, the electronic system, or the so-called electron-hole plasma, is in a nonequilibrium state. A sequence of different relaxation processes transfers the material into a new equilibrium. Depending on the interaction associated with the particular relaxation process, it occurs on a characteristic timescale. On the basis of complete Boltzmann-type collision integrals, we calculate the transient distribution functions of electrons and phonons in different materials. We consider electron-electron interaction, different ionization processes, as well as electron-phonon coupling. By that we trace the relaxation cascade of nonequilibrium electrons after ultrafast heating. Distinct material properties enter through the density of states of the electrons in the conduction band. We study in particular noble metals, dielectrics and ferromagnets. In noble metals and ferromagnets, d-electrons play an important role, whereas in dielectrics two separated bands govern the dynamics and the ionization state may differ from. We show, that the electron distributions deviate from Fermi distributions for timescales up to a few picoseconds. While the initial thermalization within one band has an intrinsic timescale of typically only a few tens of femtoseconds, nonequilibrium occupations of the different bands as well as continous electron-phonon coupling can drive the conduction electrons out of equilibrium for much longer times [1, 2]. We present in detail the mutual influence of different interaction and relaxation processes.
[1] N. Brouwer and B. Rethfeld, Phys. Rev. B 95, 245139 (2017). [2] S.T. Weber and B. Rethfeld, Phys. Rev. B 99, 174314 (2019).

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 15 ноября 2019 г., ИТФ, 11:30
А.Я. Мальцев
Геометрия линий уровня квазипериодических функций и связанные с ней задачи

В докладе будет представлен обзор полученных к настоящему времени результатов в задаче об описании геометрии линий уровня квазипериодических функций на плоскости и задачах, связанных с ней. В частности, будут рассмотрены случаи квазипериодических функций на плоскости с различным числом квазипериодов, а также особенности поведения траекторий динамических систем, связанных с такими функциями (и также некоторых их обобщений). Как можно показать при этом, во многих интересных случаях траектории таких систем могут быть представлены конечным числом различных типов, отвечающим различным нетривиальным множествам в пространстве параметров таких систем. В качестве примера разбиения пространства параметров на такие множества можно привести разбиение угловых диаграмм проводимости металлов в сильных магнитных полях на конечное число классов сложности.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 8 ноября 2019 г., ИТФ, 11:30
П.Д. Григорьев, Р. Рамазашвили, М.В. Карцовник
Эффективный g-фактор электронов, измеряемый по магнитным квантовым осцилляциям в антиферромагнитных металлах

Используя симметрийные аргументы, мы показываем, что во многих металлах с антиферромагнитным упорядочением эффективный g-фактор носителей заряда, измеренный по магнитным квантовым осцилляциям, равен нулю. Прведено экспериментальное исследование этого эффекта и сравнение с предложенной теорией. Мы обнаружили, что антиферромагнитное состояние слоистого органического проводника κ-(BETS)2FeBr4 не проявляет спиновой модуляции осцилляций Шубникова-де Гааза, в отличие от парамагнитного состояния того же материала. Это свидетельствует о вырождении уровней Ландау по спину, предсказанное для антиферромагнитных проводников. Аналогично, мы не находим спиновой модуляции в угловой зависимости медленных осцилляций Шубникова-де Гааза в оптимально легированном электронами купрате Nd2−xCexCuO4. Это указывает на наличие неелевского порядка в этом сверхпроводнике даже при оптимальном легировании.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 8 ноября 2019 г., ИТФ, 11:30
П.Д. Григорьев
Особенности волн зарядовой плотности в трителлуридах редкоземельных металлов

Рассчитана электронная восприимчивость трителлуридов редкоземельных металлов RTe3 как функция температуры, волнового вектора и параметров электронной дисперсии. Сопоставление полученных результатов с имеющимися экспериментальными данными по температуре перехода и волновому вектору волны зарядовой плотности в этих соединениях позволило сделать прогнозы об эволюции параметров электронной дисперсии с изменением атомного числа редкоземельных металлов (R). Наши измерения коэффициента Холла в соединениях RTe3 показывают сильный гистерезис между охлаждением и нагреванием в низкотемпературном диапазоне, где возникает вторая волна зарядовой плотности (ВЗП). Мы предполагаем, что этот эффект может быть результатом взаимодействия между двумя нестабильностями: пересечением двух электронных зон на уровне Ферми, образованных px и py-орбиталями Te и ВЗП, которые имеют близкую энергию и конкурируют. Расчет электронной восприимчивости на волновом векторе ВЗП с и без антикроссинга электронного спектра дает удовлетворительную оценку температурного диапазона гистерезиса при измерениях эффекта Холла.
[1] P.A. Vorobyev, P.D. Grigoriev, K.K. Kesharpu and V.V. Khovaylo, Materials 12, 2264 (2019).
[2] P.D. Grigoriev, A.A. Sinchenko, P.A. Vorobyev, A. Hadj-Azzem, P. Lejay, A. Bosak, P. Monceau, Phys. Rev. B 100, 081109(R) (2019).

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 1 ноября 2019 г., ИТФ, 15:00
Василий Вадимов (ИФМ, Нижний Новгород)
Моды Хиггса в гибридных системах сверхпроводник-нормальный металл

Эффект близости в гибридных системах сверхпроводник-нормальный металл оказывает существенное влияние на когерентные колебания сверхпроводящего параметра порядка Δ, известные как моды Хиггса. Стандартная мода Хиггса с частотой 2Δ испытывает затухание из-за утечки квазичастиц из сверхпроводника в нормальный металл. Помимо этого из-за когерентного туннелирования электронов между сверхпроводником и нормальным металлом появляются две дополнительные хиггсовские моды с частотами, определяемыми первичной щелью Δ и наведенной щелью в нормальном металле. Эти три моды определяют асимптотическое поведение сверхпроводящего параметра порядка, возмущенного электромагнитным импульсом либо резким изменением параметров системы. Исследование мод Хиггса в гибридных структурах важно для понимания динамических свойств сверхпроводящих приборов, основанных на эффекте близости.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 25 октября 2019 г., ИТФ, 15:00
Yan V. Fyodorov (Dept. of Mathematics, King’s College London)
Zeroes of S-matrix entries and random 'anti-lasing'

Motivated by recent experimental interest in 'random anti-lasing' (e.g. K. Pichler et al. Nature 567, 351 (2019)) I consider manifestations of zeroes of scattering matrices in wave-chaotic cavities. In particular, I will introduce the notion of Reflection Time Difference playing the same role for the S-matrix zeroes as the Wigner time delay plays for the S-matrix poles, and a possibility of its experimental measurement. I will then discuss how statistics of complex zeroes of scattering matrix entries can be described in the framework of RMT-based model of resonance scattering.
Presentation will be based on papers arXiv:1908.06920 and J. Phys. A 50, 30LT01 (2017).

colloquium, пятница 25 октября 2019 г., , 11:30
Yuval Gefen (Weizmann Institute of Science, Israel)
Physics at the Edge of a QHE setting

The structure of the edge of a QHE edge is constrained, but not dictated, by the topology of the bulk. Particularly interesting is the class of hole-conjugate fractional QH states. For such states the edge hosts counter-propagating modes that are responsible for quantized electrical and thermal conductance. In the coherent quantum limit renormalized edge modes emerge, which may involve neutral modes with non-trivial exchange statistics. I will discuss the behavior of topology-influenced transport coefficient both in the coherent and the fully equilibrated regimes, topological classification of non-equilibrium shot noise, and the relation to recent experiments.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 11 октября 2019 г., ИТФ, 11:30
Я.В. Фоминов
Конференция NANO-2019: Limits of Nanoscience and Nanotechnologies

Отчет об участии в конференции "NANO-2019: Limits of Nanoscience and Nanotechnologies" (Кишинев, Молдавия).

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 11 октября 2019 г., ИТФ, 11:30
Я.В. Фоминов
Сверхпроводящие триплетные спиновые клапаны типа FFS со сплавом Гейслера в качестве одного из ферромагнитных слоев

Проведено теоретическое сопровождение новой серии экспериментов по изучению эффекта сверхпроводящего триплетного спинового клапана в системе типа FFS (где F — ферромагнетик, S — сверхпроводник). Эффект состоит в том, что критическая температура Tc системы зависит от взаимной ориентации намагниченностей двух ферромагнетиков. В эксперименте в качестве среднего или внешнего F слоя был взят сплав Гейслера Co2Cr1-xFexAl, магнитные свойства которого зависели от условий приготовления. Для объяснения полученных результатов была сформулирована теория, учитывающая произвольные обменные поля F слоев и произвольные параметры границ в рамках квазиклассики в диффузном пределе.
Доклад основан на следующих работах:
[1] A.A. Kamashev, N.N. Garif’yanov, A.A. Validov, J. Schumann, V. Kataev, B. Büchner, Ya.V. Fominov, I.A. Garifullin, "Superconducting switching due to a triplet component in the Pb/Cu/Ni/Cu/ Co2Cr1-xFexAl y spin-valve structure", Beilstein J. Nanotechnol. 10, 1458 (2019).
[2] A.A. Kamashev, N.N. Garif’yanov, A.A. Validov, J. Schumann, V. Kataev, B. Büchner, Ya.V. Fominov, I.A. Garifullin, "Superconducting spin-valve effect in heterostructures with ferromagnetic Heusler alloy layers", направлено в Phys. Rev. B.
[3] А.А. Камашев. Н.Н. Гарифьянов, А.А. Валидов, И. Шуманн, В. Катаев, Б. Бюхнер, Я.В. Фоминов, И.А. Гарифуллин, Письма в ЖЭТФ 110, 325 (2019).

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 4 октября 2019 г., ИТФ, 11:30
И.С. Бурмистров
Абсолютный коэффициент Пуассона и критический индекс изгибной жесткости кристаллических двумерных мембран

Вычислены абсолютный коэффициент Пуассона $\nu$ и критический индекс изгибной жесткости $\eta$ свободно висящей двумерной кристаллической мембраны, вложенной в пространство большой размерности $d = 2 + d_c$, где $d_c \gg 1$. Показано, что в режиме аномального закона Гука абсолютный коэффициент Пуассона приближается к материально-независимому значению, определяемому только пространственной размерностью $d_c$: $\nu = -1 + 2 / d_c-a / d_c ^ 2 + \ dots $ где $a \approx 1.76 \ pm 0,02 $. Также получено следующее выражение для критического индекса изгибной жесткости: $\eta = 2 / d_c + (73-68 \ zeta (3)) / (27 d_c ^ 2) + \ dots $. Эти результаты находятся за рамками приближения самосогласованного экранирования.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 4 октября 2019 г., ИТФ, 11:30
И.С. Бурмистров
Влияние аномальной упругости на пузырьки в ван-дер-ваальсовских гетероструктурах

Показано, что аномальная эластичность мембран влияет на профиль и термодинамику пузырька в ван-дер-ваальсовских гетероструктурах. Построенная теория обобщает теорию нелинейных пластин, а также мембранную теорию блистер-теста под давлением, на случай степенной зависимости изгибной жесткости модуля Юнга от волнового вектора в двумерных кристаллических мембранах. Эта зависимость, вызванная длительным взаимодействием соответствующих тепловых флуктуаций (изгибных фононов), ответственна за аномальный закон Гука, наблюдаемый в последнее время в графене. Показано, что эта аномальная упругость влияет на зависимость максимальной высоты пузырька от его радиуса и температуры. Определена характерная температура, выше которой важна аномальная упругость. Предполагается, что для ван-дер-ваальсовых гетероструктур на основе графена аномальный режим доступен экспериментально при комнатной температуре.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 20 сентября 2019 г., ИТФ, 11:30
Борис Лукьянчук (МГУ & Nanyang Technological University, Singapore)
High order Fano-resonances and extreme effects in field localization

The weakly dissipating dielectric spheres (glass, quartz, etc.) permit to realize high order Fano resonances for internal Mie modes. These resonances for specific values of the size parameter yield field-intensity enhancement factors on the order of 104–107, which can be directly obtained from analytical calculations. These “super-resonances” provides magnetic nanojets with giant magnetic fields, which is attractive for many applications.

colloquium, пятница 6 сентября 2019 г., , 11:30
Sergej Flach (Institute for Basic Science, Republic of Korea)
Dynamical Glass - en route from KAM and FPUT to MBL

Classical many body interacting systems are typically chaotic (nonzero Lyapunov exponents) and their microcanonical dynamics ensures that time averages and phase space averages are identical (ergodic hypothesis). In proximity to an integrable limit the long- or short-range properties of the network of nonintegrable action space perturbations define the finite time relaxation properties of the system towards Gibbs equilibrium. I will touch upon few analytical results including the KAM theorem, and review a number of computational studies which originate from the pioneering work of Enrico Fermi, John Pasta, Stanislaw Ulam and Mary Tsingou. I will then focus on short range networks which lead to a dynamical glass (DG), using a classical Josephson junction chain in the limit of large energy densities or small Josephson energies. Close to these limits the Josephson coupling between the superconducting grains induces a short-range nonintegrable network in the corresponding action space. I will introduce a set of quantitative measures which lead to the Lyapunov time TΛ, the ergodization time TE, and to a diffusion constant D. In the DG the system fragments into large patches of nonresonant ’integrable’ grains of size l separated by triplets of resonant chaotic patches, all surviving over large times. TE sets the time scale for chaotic dynamics in the triplets. Contrary, TE ≈ l2/D is the much larger time scale of slow diffusion of chaotic triplets. The DG is a generic feature of weakly non-integrable systems with a short range coupling network in action space, and expected to be related to nonergodic quantum metallic states of quantum many-body systems in proximity to a many-body localization phase.

colloquium, пятница 21 июня 2019 г., , 11:30
Антон Андреев
Двух-жидкостные явления в жидкостях Латтинжера

One-dimensional quantum liquids are commonly treated using the Luttinger liquid theory, which neglects elementary excitations with high energies. In this approximation, in addition to the number of particles, energy, and momentum the liquid possesses another conserved quantity - J, which may be interpreted as the difference between the numbers of right- and left- moving particles. Beyond the Luttinger liquid approximation J is no longer conserved, but its relaxation time is exponentially long at low temperatures. I will show that as a result, one-dimensional quantum liquids exhibit two-fluid behavior. In particular in a wide frequency interval they support two sound modes that are similar to the first and second sound in superfluid He.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 7 июня 2019 г., ИТФ, 11:30
Лев Сподынейко
Термальный эффект Холла как топологический инвараинт

We show that derivatives of thermal Hall conductance of a 2d lattice quantum system with respect to parameters of the Hamiltonian are well-defined bulk quantities provided correlators of local observables are short-range. This is despite the fact that thermal Hall conductance itself has no meaning as a bulk transport coefficient. We use this to define a relative topological invariant for gapped 2d lattice quantum systems at zero temperature. Up to a numerical factor, it can be identified with the difference of chiral central charges for the corresponding edge modes. This establishes bulk-boundary correspondence for the chiral central charge. We also show that for Local Commuting Projector Hamiltonians relative thermal Hall conductance vanishes identically, while for free fermionic systems it is related to the electric Hall conductance via the Wiedemann-Franz law.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 7 июня 2019 г., ИТФ, 11:30
И.С. Бурмистров
Диссипативная и холловская вязкость неупорядоченного двумерного электронного газа

Гидродинамический режим зарядового транспорта находится в фокусе теоретических и экспериментальных исследований элекронных систем в настоящее время. Особый интерес представляет недиссипативная холловская вязкость, которая для систем без беспорядка определяется топологией. Наличие беспорядка в реальных системах требует изучения его влияния на вязкость. В этой работе этот вопрос изучается, как аналитически, так и численно, для неупорядоченных невзаимодействующих двумерных электронов в перпендикулярном магнитном поле. Аналитический метод, который используется - это самосогласованное борновское приближение, явно учитывающее изменение одночастичной плотности состояний и времени упругого рассеяния из-за квантования Ландау. Полученные результаты интерполируют между известными предельными случаями слабого (сильного) магнитного поля и сильного (слабого) беспорядка. В режиме слабого магнитного поля наши результаты описывают квантовые (типа Шубникова-де Гааза) осцилляции диссипативной и холловской вязкости. Для сильных магнитных полей найдено влияние уширения уровней Ландау из-за беспорядка на коэффициенты вязкости. Наши аналитические результаты для высоких уровней Ландау дополняются численными расчетами для нескольких заполненных уровней Ландау. Наши результаты показывают, что холловская вязкость устойчива к беспорядку.

Шмидтовский семинар по сверхпроводимости, среда 5 июня 2019 г., МИСиС, Б-734, 15:00
Prof. A. I. Buzdin (University Bordeaux, France)
Chirality-controlled spontaneous currents in spin-orbit coupled superconducting rings

At a superconductor interface with a ferromagnetic insulator (FI), the FI acts to induce a local exchange field within the S layer, which in the presence of spin-orbit interaction promotes a phase- modulated superconducting state. Here we demonstrate that within a thin superconducting loop that is partially proximitized by a FI, spontaneous currents form with a magnetization-orientation-dependent chirality with sizable shifts in LittleParks oscillations. Furthermore, the critical temperature of the loop is also magnetization-orientation-dependent and conversely, the superconducting transition itself may influence the magnetization direction. More generally, the superconducting region above the FI serves as a “phase battery” and so offers a new device concept for superconducting spintronics.

Venue: NUST MISIS, conference hall № Б-734 (Main Building, 7th floor)

Entrance for seminar participants who are not students, graduate students or employee of MISIS, will be provided upon presentation of the passport upon prior registration for the seminar. Registration is opened till 14:00 June, 5.

To register https://smm.misis.ru/en/event/xxi-shmidt-seminar-on-superconductivity/

colloquium, пятница 24 мая 2019 г., , 11:30
D. Christian Glattli (Nanoelectronics Group, Service de Physique de l’Etat Condensé, CEA Saclay, France)
Minimal excitations states: From time resolved single particle fermionic states for Electron Quantum Optics to Digital communication and music.

In the 90’s, an impressive series of works by theoreticians from the Landau Institute on electrons shot noise in quantum conductors [1] and on the statistics of transfer of electrons [2] has leaded to the emergence of the beautiful concept of minimal excitation states [3-5]. These minimal excitation states can be generated by applying voltage pulses on the contact of a conductor to inject short single electron pulses. These states show minimal noise and provide a convenient and clean single electron source for electron optics whose aim is to perform quantum optics tasks with electrons instead of photons. The minimal excitations states, now called levitons, have been produced in recent experiments [6] and have triggered a large number of theoretical works. They have enabled Hong Ou Mandel like experiments [6] with electrons and single electron quantum Tomography [7]. Extension to fractionally charged anyons is possible.
At the root of the minimal excitation property is a specific single side band modulation of the electron wave by the Lorentzian voltage pulse. This property can be applied to classical electromagnetic or acoustic waves for applications in digital communication [8] or in music sound synthesis.
[1] G. B. Lesovik, JETP Letters, 49 (9), 592-594 (1989).
[2] L.S. Levitov, G.B. Lesovik, Charge-transport statistics in quantum conductors, JETP Lett., 55 (9), 555-559 (1992).
[3] A. Ivanov, H.W. Lee, L.S. Levitov, Coherent states of alternating current, Phys. Rev. B 56(11), 6839-6850 (1997); cond-mat/9501040
[4] L.S. Levitov, H. Lee, G.B. Lesovik, Electron Counting Statistics and Coherent States of Electric Current, J. Math. Phys., 37(10), 4845-4866 (1996); cond-mat/9607137.
[5] J. Keeling, I. Klich, and L. S. Levitov, Minimal Excitation States of Electrons in One-Dimensional Wires, Phys. Rev. Lett. 97, 116403 (2006).
[6] Minimal-excitation states for electron quantum optics using levitons, J. Dubois, T. Jullien, F. Portier, P. Roche, A. Cavanna, Y. Jin, W. Wegscheider, P. Roulleau & D. C. Glattli, Nature, 502, 659–663 (2013).
[7] Quantum tomography of an electron, T. Jullien, P. Roulleau, B. Roche, A. Cavanna, Y. Jin & D. C. Glattli, Nature, 514, 603–607 (2014).
[8] Power Spectrum Density of Single Side Band CPM Using Lorenztian Frequency Pulses, Haïfa Farès, D. Christian Glattli, Yves Louet, Jacques Palicot, Preden Roulleau, and Christophe Moy, IEEE Wireless Communications Letters, 6 (6), 786-789, (2017).

Теоретический семинар, четверг 23 мая 2019 г., ИФП, 11:30
D. Christian Glattli (Nanoelectronics Group, Service de Physique de l’Etat Condensé, CEA Saclay, France)
A Josephson relation for e/3 and e/5 fractionally charged anyons

Anyons occur in two-dimensional electron systems as excitations with fractional charge in the topologically ordered states of the fractional quantum Hall effect (FQHE). Their dynamics are of utmost importance for topological quantum phases and possible decoherence-free quantum information approaches, but observing these dynamics experimentally is challenging. Here, we report on a dynamical property of anyons: the long-predicted [1] Josephson relation fJ = e*V/h for charges e* = e/3 and e/5, where e is the charge of the electron and h is Planck’s constant [2].

The relation manifests itself as marked signatures in the dependence of photo-assisted shot noise (PASN) [3-4] on voltage V when irradiating contacts at microwaves frequency fJ [4]. The validation of FQHE PASN models indicates a path toward realizing time-resolved anyon sources based on levitons. The method may be of interest to provide a demonstration of anyonic statistics, a pre-requisite for topological quantum computing.

[1] X. G. Wen, Edge transport properties of the fractional quantum Hall states and weak-impurity scattering of a one-dimensional charge-density wave, Phys. Rev. B 44, 5708–5719 (1991). [2] M. Kapfer, P. Roulleau, M. Santin, I. Farrer, D. A. Ritchie, and D. C. Glattli, A Josephson relation for fractionally charged anyons, Science 363, 846–849 (2019). [3] G. B. Lesovik and L. S. Levitov, Noise in an ac biased junction: Nonstationary Aharonov-Bohm effect, Phys. Rev. Lett. 72, 538–541 (1994). [4] C. de C. Chamon, D. E. Freed, and X. G. Wen, Tunneling and quantum noise in one-dimensional Luttinger liquids, Phys. Rev. B 51, 2363–2379 (1995).

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 17 мая 2019 г., ИТФ, 15:00
Антон Хвалюк
Простая модель для описания эффектов троттеризации в квантовых симуляциях

Квантовые вычисления в последнее время являются активно развивающейся областью прикладной физики и теории информации. Одним из многообещающих применений возможностей сегодняшних квантовых компьютеров являются квантовый симуляции физических систем на системах кубитов. Однако, существенными проблемами на пути к физически корректным симуляциям являются троттеровская ошибка дискретизации и различные эффекты шума. В этом докладе будет предложена простая точно решаемая модель системы спинов, позволяющая изучить основные эффекты троттеровской ошибки и дающая возможность для изучения эффектов шума.

colloquium, пятница 26 апреля 2019 г., , 11:30
Boris Narozhny (KIT)
Hydrodynamic approach to electronic transport

The last few years have seen an explosion of interest in hydrodynamic effects in interacting electron systems in ultra-pure materials. One such material, graphene, is not only an excellent platform for the experimental realization of the hydrodynamic flow of electrons, but also allows for a controlled derivation of the hydrodynamic equations on the basis of kinetic theory. The resulting hydrodynamic theory of electronic transport in graphene yields quantitative predictions for experimentally relevant quantities, e.g. viscosity, electrical conductivity, etc. In this talk I will review recent theoretical advances in the field, compare the hydrodynamic theory of charge carriers in graphene with relativistic hydrodynamics and recent experiments, and discuss applications of hydrodynamic approach to novel materials beyond graphene.

Видео (в связи с ошибкой видео записано не до конца)

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 19 апреля 2019 г., ИТФ, 11:30
С. И. Матвеенко
Реализация фермионных моделей в системах холодных атомов

Показано, что топологическое сверхтекучее состояние с p-спариванием (p_x + i p_y) может быть реализовано в двумерной оптической решетке фермионных полярных молекул. Для систем с однослойной и двухслойной геометрией вычисленные температуры фазовых переходов в сверхтекучее состояние оказались экспериментально достижимыми, порядка десятков нанокельвинов. [A.K. Fedorov, S.I. Matveenko, V. I. Yudson, G.V. Shlyapnikov , "Novel p-wave superfluids of fermionic polar molecules", Sci. Rep. 6, 27448; (2016).]
Исследована численно и аналитически фазовая диаграмма двуслойной системы фермионных полярных молекул с дисбалансом молекулярных плотностей в слоях. Для дисбаланса (эффективного магнитного поля), превышающего критическое значение, система переходит при достаточно низких температурах из состояния однородной сверхтекучей жидкости в состояния Ларкина-Овчинникова-Фульде-Феррелла с периодической структурой параметра порядка. В отличие от случая контактного взаимодействия с синглетным спариванием, диполь-дипольное взаимодействие генерирует ненулевую триплетную составляющую параметра порядка. [Hao Lee, S. I. Matveenko, Daw-Wei Wang, G. V. Shlyapnikov, "Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov state in bilayer dipolar systems", Phys.Rev. A, 96, 061602(R) (2017)].
Исследована одномерной модель двухкомпонентного фермионного газа с сильным контактным отталкиванием частиц с противоположным спином и нелокальным притяжением фермионов с одинаковым спином. Модель может быть экспериментально реализована в системе холодных атомов. При этом параметры взаимодействия могут изменяться в широком диапазоне с помощью внешнего магнитного поля. Используя методы бозонизации и ренормгруппы, найдено основное состояние системы в зависимости от параметров взаимодействия. Показано, что при критическом значении нелокального взаимодействия происходит фазовый переход первого рода в состояние с ненулевой намагниченностью. [D. V. Kurlov, S. I. Matveenko, V. Gritsev, G. V. Shlyapnikov, "One-dimensional two-component fermions with contact even-wave repulsion and SU(2) breaking near-resonant odd-wave attraction", Phys. Rev. A, (принята в печать)].

colloquium, пятница 12 апреля 2019 г., , 11:30
Ян Фёдоров (King's College London)
On reconstructing nonlinearly encrypted signals corrupted by noise.

I consider the problem of reconstructing a source vector from its encrypted image corrupted by an additive Gaussian noise. Assuming encryption to be given by a random Gaussian mapping, the reconstruction problem in the framework of the Least Square Scheme turns out to be equivalent to finding the configuration of minimal energy in a certain version of spherical spin glass model. As a measure of the quality of the signal reconstruction one can use the mean overlap between the original signal and its recovered image. Thi overlap is analysed in the framework of Parisi scheme of Replica Symmetry Breaking. If the mapping is quadratic, there exists a threshold in the noise-to-signal ratio beyond which the reconstruction is impossible. The behaviour close to the threshold is controlled by the replica symmetry breaking mechanism and is characterized by a nontrivial exponent 3/4.


Теоретический семинар, четверг 11 апреля 2019 г., ИФП, 11:30
Ян Фёдоров (King's College London)
On energy landscape of elastic manifolds pinned by random potentials

We consider an elastic manifold of internal dimension d and length L pinned in a N dimensional random potential and confined by an additional parabolic potential of curvature μ. First we consider N = d = 1 case of a directed polymer and show how counting stationary points of its energy provides an upper bound on the strength of the depinning force. Then we consider a mean-filed limit: first N→∞ at fixed Ld, and then L→∞, and find the mean spectral density ρ(λ) of the Hessian matrix K at the absolute minimum of the energy functional. We show that for a confinement curvature μ exceeding a critical value, the so-called "Larkin mass", the system is replica-symmetric and the Hessian spectrum is always gapped (from zero). The gap vanishes quadratically at approaching the Larkin mass. For smaller curvatures the replica symmetry breaking (RSB) occurs and the Hessian spectrum is either gapped or extends down to zero, depending on whether RSB is 1-step or full. In the 1-RSB case the gap vanishes in all d as fourth power of the distance to the transition. In the full RSB case the gap is identically zero.

The presentation will be based on Y.V. Fyodorov et al., Ann. Phys. 397, 1–64 (2018) and Y.V. Fyodorov and P. Le Doussal, arXiv:1903.07159.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 5 апреля 2019 г., ИТФ, 15:00
Tim Ludwig (Karlsruhe Institute of Technology)
Noise of charge current generated by driven magnet

We determine the noise of charge current that is generated by a precessing magnetization of a small itinerant ferromagnet, which is driven by ferromagnetic resonance (FMR) and tunnel-coupled to two normal metal leads. Even when the leads are in equilibrium with each other, i.e. neither voltage nor thermal bias is applied, the electron system is driven out of equilibrium by the precessing magnetization. In turn, a non-equilibrium electron distribution develops in the small ferromagnet. This distribution is governed by the dynamics of the magnetization and determines the (zero-frequency) noise of charge current. We show that this noise can be used to gain information about the magnetization dynamics.

colloquium, пятница 5 апреля 2019 г., , 11:30
Владимир Кравцов
Correlation-induced localization

Conventional Anderson localization is due to destructive interference of matter waves described by local random Hamiltonians. Correlations in random diagonal elements of such a Hamiltonian are known to favor delocalization. Recently systems with non-local Hamiltonians become experimentally accessible. We consider two families of such random matrix Hamiltonians with correlations in the long-range hopping terms and demonstrate that localization is enhanced and the wave function ergodicity is progressively degrading as the correlations become stronger.

We review the localization/delocalization criteria of Mott and Anderson and show that the former is the sufficient criterion of weak ergodicity and the latter is the sufficient criterion of localization. The fact that these two criteria are not complimentary is the reason why the non-ergodic extended (multifractal) states may exist when neither the Mott, nor the Anderson criterion is fulfilled.
We suggest a new class of random matrix models (Toeplitz RMT) with translation-invariant hopping integrals and identify the character of eigenfunction and eigenvalue statistics in them. We formulate the principles of level statistics if the type of eigenfunction statistics is known both in the coordinate and in the momentum basis and demonstrate that for the Toeplitz RMT the ergodic delocalization in the coordinate space may coexist with the Poisson level statistics.
Finally, we suggest a matrix-inversion trick that allows to identify uniquely the type of eigenfunction statistics and prove the absence of delocalized states in the bulk of spectrum of long-range Hamiltonians with deterministic (fully correlated) hopping.


Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 22 марта 2019 г., ИТФ, 11:30
А.Я. Мальцев
Общие особенности угловых диаграмм проводимости металлов в сильных магнитных полях и сложность угловых диаграммах магнитопроводимости в сильных магнитных полях

Мы рассмотрим самые общие особенности угловых диаграмм проводимости в нормальных металлах со сложными поверхностями Ферми в присутствии сильных магнитных полей. Описание таких особенностей будет основано на топологическом описании динамической системы, возникающей для эволюции электронных состояний на поверхности Ферми в присутствии внешнего магнитного поля. Мы рассмотрим угловые диаграммы проводимости для нормальных (монокристаллических) металлов со сложными поверхностями Ферми в присутствии сильных магнитных полей. Поведение проводимости в этом случае сильно зависит от направления магнитного поля и устойчивые нетривиальные режимы такого поведения соответствуют при этом специальным зонам устойчивости на угловой диаграмме, отвечающим определенным (топологическим) свойствам тензора проводимости. Как мы покажем, в общем случае можно разделить такие диаграммы на два общих типа, простые (тип A) и сложные (тип B). Нас будут интересовать при этом диаграммы второго типа, обладающие рядом специфических особенностей (бесконечное число зон устойчивости, наличие хаотических режимов и т.п.), которые мы рассмотрим более подробно. По результатам работ: ЖЭТФ, т. 151, вып. 5, 944-973 (2017); ЖЭТФ, т. 152, вып. 5(11), 1053-1064 (2017) , ЖЭТФ, 154(6), 1183-1210 (2018)

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 22 марта 2019 г., ИТФ, 11:30
А.Я. Мальцев, С.П. Новиков
Эргодические свойства динамических систем на двумерных поверхностях и электронные транспортные явления в нормальных металлах

В докладе обсуждается связь специальных характеристик динамических систем на поверхностях (индексов Зорича - Концевича - Форни) с поведением проводимости в металлах в сильных магнитных полях. Данное рассмотрение является важным в случае возникновения наиболее сложных (хаотических) электронных траекторий на поверхности Ферми, возможном для достаточно сложных поверхностей и специальных направлений магнитного поля. Как можно показать, упомянутые характеристики имеют непосредственное отношение к поведению магнитопроводимости, таким образом, можно в принципе говорить о возможности их экспериментального определения в соответствующих случаях. По результатам работы: Труды МИАН, том 302, (2018) стр. 296–315

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 15 марта 2019 г., ИТФ, 15:00
А.В. Лункин
Геометрический подход к решению SYK

(по мотивам изучения статьи А.Ю. Китаева)

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 15 марта 2019 г., ИТФ, 11:30
А.В. Лункин, К.С. Тихонов, М.В. Фейгельман
SYK model with quadratic perturbations: the route to a non-Fermi-liquid

Модель SYK (Sachedev-Ye-Kitaev) описывает систему случайно взаимодействующих майорановских фермионов без квадратичных членов в гамильтониане. В пределе большого числа фермионов (N) и низких температурах (T « J, где J - характерный масштаб взаимодействия) функция Грина модели, в седловом приближении, имеет не ферми-жидкостное поведение G(t) ~ t^(-1/2). Однако, седловые уравнения обладают высокой симметрией и допускают замену t на произвольную монотонную функцию f(t). Такое решение имеет только SL(2,R) симметрию. Понижение симметрии от полной группы репараметризаций до SL(2,R) приводит к сущестованию мягкой моды, которая становится существенна при NT « J . Функция Грина на самых больших временах меняет свою асимптотику на G(t) ~ t^(-3/2).
В нашей работе мы исследуем влияние квадратичного возмущения на это поведение. Наивное рассмотрение седловых уравнение показывает, что на больших временах ферми-жидкостное поведение должно восстанавливаться. Однако, возникает вопрос: что, произойдёт если эти времена будут столь большими, что нужно учитывать флуктуации мягкой моды? Рассматривая второй порядок теории возмущения мы показываем, что существует ненулевой интервал амплитуд возмущений, когда поведение функции Грина не меняется, сохраняя асимптотику G(t) ~ t^(-3/2). Это позволяет надеяться на использование модели SYK для построения контролируемой теории не-фермижидкостного поведения сильно взаимодействующих фермионов.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 1 марта 2019 г., ИТФ, 15:00
А.В. Пошакинский, А.Н. Поддубный (ФТИ им. А.Ф. Иоффе)
Рассеяние света на дрожащих телах с резонансной диэлектрической проницаемостью

Построена теория, описывающая взаимодействие электромагнитного поля с дрожащей диспергирующей средой. В первом порядке по механическому смещению вычислена поправка к поляризуемости среды, обусловленная дрожанием. Показано, что движение в пространстве электрического диполя приводит к появлению магнитного дипольного и электрического квадрупольного моментов. Теория применена для описания неупругого рассеяния света на дрожащих частицах и мембранах. Установлено, что характер интерференции электромагнитных волн, излученных различными мультиполями, определяется частотной зависимостью диэлектрической проницаемости. В случае, когда она имеет резонанс, вблизи него свет рассеивается преимущественно вперед, а вдали от него — назад. Также описана конверсия поляризации света в процессе неупругого рассеяния.

A. V. Poshakinskiy and A. N. Poddubny, Phys. Rev. X 9, 011008 (2019).

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 1 марта 2019 г., ИТФ, 11:30
Л. Фаоро, М. Фейгельман Л. Иоффе
Неэргодическая фаза простейшей квантовой модели стекла

Показано, что фазовая диаграмма одной из простейших моделей квантового спинового стекла – квантового обобщения модели Дерриды случайных уровней энергии – обладает неэргодической делокализованной фазой с временем релаксации, экспоненциально длинным по числу спинов n. Как время релаксации, так и объем Гильбертова пространства, занимаемый многочастичной волновой функцией, являются степенными функциями полной размерности Гильбертова пространства N = 2^n. Оба эти показатели степени найдены в рамках приближенной аналитической теории, полученные для них ответы неплохо согласуются с результатами прямой численной диагонализации. Полученные результаты могут быть полезны для физической реализации квантового симулятора для решения задач алгоритмической оптимизации типа number partitioning.

colloquium, пятница 22 февраля 2019 г., , 11:30
Ferdinand Evers (Regensburg University)
Recent theoretical developments in the integer quantum Hall effects

The quantum Hall effects belong to the most striking phenomena in condensed matter physics. Despite of intensive theoretical efforts over the last three decades, important aspects of the quantum Hall transitions are still not fully understood. In particular, there is still no consensus concerning the critical field theory and the corresponding scaling properties of the observables near and at the plateau transition.
Notwithstanding this status, the last ten years have seen considerable progress in understanding basic properties of scaling near localization-delocalization transitions that have implications also for the quantum Hall transition. These concern, e.g., the important topic of corrections to scaling, the wavefunction statistics and higher-order multifractality. A brief review of these developments will be offered in the first part of the talk.
The second part of the talk will be devoted to the spin quantum Hall effect, which is a variant of the integer quantum Hall effect (class A) taking place in the Altland-Zirnbauer class C. For this transition several critical exponents are known analytically and can serve as reference points. Therefore, this transition provides an ideal testbed for the qualitative predictions made by analytical theories. Analytical predictions will be confronted with most recent numerical results.


Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 15 февраля 2019 г., ИТФ, 15:00
Мария Костенко (СПбГУ)
Аномальный скейлинг в турбулентности: ренормгрупповой подход

В докладе будет обсуждаться задача об аномальном скейлинге в турбулентности. Это явление проявляется в сингулярном (возможно степенном) поведении различных статистических величин, зависящих от интегрального масштаба турбулентности с бесконечным количеством независимых аномальных показателей. И эксперименты, и численное моделирование показывают, что отклонения от классической теории Колмогорова более ярко выражены для пассивного переноса скалярных полей (например, поля температуры или плотности примеси), чем для самого поля скорости. Самый значительный прогресс был достигнут для модели Крейчнана, где поле скоростей переноса является гауссовым, не коррелированным по времени. В процессе доклада будет подробно обсуждаться метод ренормгруппы в применении к этой модели, а также к более сложным и реалистичным моделям переноса.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 8 февраля 2019 г., ИТФ, 15:00
В.В. Маринюк, Д.Б. Рогозкин (МИФИ)
Мезоскопические флуктуации кондактанса на субдиффузионных масштабах

В рамках диаграммной техники выводится аналитическое выражение для дисперсии кондактанса неупорядоченного образца через пропагаторы, подчиняющиеся транспортному уравнению. Вычисления основаны на соотношениях для вершины Хиками без использования диффузионного (градиентного) разложения и борновского приближения для одноцентрового рассеяния. Обсуждаются причины усиления флуктуаций при переходе от квазибаллистического к диффузионному режиму транспорта.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 1 февраля 2019 г., ИТФ, 11:30
А.Я. Мальцев
О сложных угловых диаграммах магнитопроводимости в сильных магнитных полях

Мы рассматриваем угловые диаграммы проводимости для нормальных (монокристаллических) металлов со сложными поверхностями Ферми в присутствии сильных магнитных полей. Поведение проводимости в этом случае сильно зависит от направления магнитного поля и устойчивые нетривиальные режимы такого поведения соответствуют при этом специальным зонам устойчивости на угловой диаграмме, отвечающим определенным (топологическим) свойствам тензора проводимости. Как мы покажем, в общем случае можно разделить такие диаграммы на два общих типа, простые (тип A) и сложные (тип B). Нас будут интересовать при этом диаграммы второго типа, обладающие рядом специфических особенностей (бесконечное число зон устойчивости, наличие хаотических режимов и т.п.), которые мы рассмотрим более подробно.
по материалам статьи: ЖЭТФ, 154(6), 1183-1210 (2018)

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 1 февраля 2019 г., ИТФ, 11:30
А.Я. Мальцев, С.П. Новиков
Эргодические свойства динамических систем на двумерных поверхностях и электронные транспортные явления в нормальных металлах

В докладе обсуждается связь специальных характеристик динамических систем на поверхностях (индексов Зорича - Концевича - Форни) с поведением проводимости в металлах в сильных магнитных полях. Данное рассмотрение является важным в случае возникновения наиболее сложных (хаотических) электронных траекторий на поверхности Ферми, возможном для достаточно сложных поверхностей и специальных направлений магнитного поля. Как можно показать, упомянутые характеристики имеют непосредственное отношение к поведению магнитопроводимости, таким образом, можно в принципе говорить о возможности их экспериментального определения в соответствующих случаях.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 1 февраля 2019 г., ИТФ, 11:30
А.Я. Мальцев
Общие особенности угловых диаграмм проводимости металлов в сильных магнитных полях.

Мы рассмотрим самые общие особенности угловых диаграмм проводимости в нормальных металлах со сложными поверхностями Ферми в присутствии сильных магнитных полей. Описание таких особенностей будет основано на топологическом описании динамической системы, возникающей для эволюции электронных состояний на поверхности Ферми в присутствии внешнего магнитного поля.
По результатам работ: ЖЭТФ, т. 151, вып. 5, 944-973 (2017); ЖЭТФ, т. 152, вып. 5(11), 1053-1064 (2017)

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 18 января 2019 г., ИТФ, 15:00
Н.Е. Нефедкин, А.А. Зябловский, Е.С. Андрианов, А.А. Пухов, А.П. Виноградов (ВНИИ Автоматики им. Н.Л. Духова)
Кооперация мод в двумерных плазмонных лазерах с распределенной обратной связью

Исследована динамика плазмонного лазера с распределенной обратной связью (DFB лазера) на основе двумерной перфорированной металлической плёнки. Для такой структуры можно выделить два характерных типа мод. К первому из них относятся моды, частота которых находится в разрешённой зоне, имеющие большие излучательные потери и высокий порог генерации (светлые моды). Ко второму типу относятся моды, частота которых находится на краю разрешенной зоны, имеющие низкие излучательные потери и низкий порог генерации (тёмные моды). Показано, что когда пятно накачки меньше размера поверхности DFB лазера, нелинейное взаимодействие между модами периодической плазмонной структуры через активную среду приводит к новому эффекту, а именно к кооперации мод [1]. Кооперация мод проявляется как генерация светлых мод с высокими потерями вместо генерации темных мод с низкими потерями. Показано, что этот эффект имеет место в двумерных DFB лазерах и не проявляется в одномерных DFB лазерах. Взаимодействие светлых мод возникает из-за неортогональности лазерных мод в области накачки, где светлые моды становятся синхронизированными по фазе. Как следствие, возникает их конструктивная интерференция. Продемонстрировано, что вследствие кооперации мод имеет место уширение диаграммы направленности выше порога генерации, что наблюдалось в недавних экспериментах [2].

[1] N.E. Nefedkin, A.A. Zyablovsky, E.S. Andrianov, A.A. Pukhov, and A. P. Vinogradov, ACS Photonics 2018 5(8): p. 3031-3039.
[2] Tenner, V.T., M.J.A. de Dood, and M.P. van Exter, Measurement of the phase and intensity profile of surface plasmon laser emission. ACS Photonics, 2016. 3: p. 942−946.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 18 января 2019 г., ИТФ, 11:30
П. Д. Григорьев, А. Д. Григорьев, А. М. Дюгаев
Неупругое рассеяние нейтронов как подтверждение существования нового типа щелевых поверхностных возбуждений в жидком гелии

Мы анализируем экспериментальные данные неупругого рассеяния нейтронов на тонкой (5 атомарных слоёв) плёнке жидкого гелия при трёх разных температурах: T=0.4K, 0.98K и 1.3K. Графики интенсивности рассеяния нейтронов, в дополнение к ранее известной дисперсии фононов, указывают на ветвь щелевых поверхностных возбуждений с энергией активации ~ 4.5K и законом дисперсии, похожим на ожидаемую дисперсию сюрфонов – связанных квантовых состояний атомов гелия над поверхностью жидкого гелия, предложенных и исследованных теоретически. Эти данные, вероятно, дают первое прямое экспериментальное подтверждение сюрфонов. Ранее эти поверхностные возбуждения получили только косвенное экспериментальное обоснование, основанное на температурной зависимости коэффициента поверхностного натяжения и на их взаимодействии с поверхностными электронами. Существование сюрфонов как дополнительного типа поверхностных возбуждений, хотя и остается пока ещё спорным, очень важно для различных физических свойств поверхности гелия. Мы также анализируем предыдущие численные результаты о возбуждениях в жидком гелии и делаем вывод, что поверхностные возбуждения, подобные сюрфонам, были получены ранее численными расчетами и назывались поверхностными резонансными состояниями (resonance interface states).
ЖЭТФ, 155(2), 338 (2019); arXiv: 1811.04746

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 18 января 2019 г., ИТФ, 11:30
П.Д. Григорьев
Линейное магнитосопротивление в режиме волны зарядовой плотности в квазидвумерном проводнике TbTe3

Проведены измерения [1] магнитосопротивления (МR) в квазидвумерном проводнике TbTe3 с волной зарядовой плотности (ВЗП) в широком интервале температур и в магнитных полях до 17 Т. При температуре, значительно ниже температуры пайерлсовского перехода, и в больших магнитных полях МR демонстрирует линейную зависимость от магнитного поля, обусловленную рассеянием нормальных носителей на "горячих" точках поверхности Ферми. В режиме движущейся ВЗП в слабых магнитных полях наблюдается изменение МR, связанное с сильным рассеянием носителей на скользящей ВЗП.
[1] А.В. Фролов, А.П. Орловa, П.Д. Григорьев, В.Н. Зверев, А.А. Синченко, Р. Монсо, Магнитосопротивление в режиме движущейся волны зарядовой плотности в квазидвумерном проводнике TbTe3, Письма в ЖЭТФ, 107 (8), 507-511 (2018)

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 28 декабря 2018 г., ИТФ, 11:30
Павел Островский
Электронные свойства неупорядоченого графена

Доклад по представляемой к защите докторской диссертации.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 21 декабря 2018 г., ИТФ, 15:00
А.С. Петров, Д.А. Свинцов (Лаборатория оптоэлектроники двумерных материалов МФТИ)
Теория возмущений для гидродинамических плазменных эффектов в двумерных электронных системах

В докладе будет представлен один из методов для описания гидродинамических плазменных эффектов в двумерных электронных системах (ДЭС). А именно, будет применён операторный подход к уравнениям электронной гидродинамики и построен аналог квантово-механической теории возмущений. Разработанная теория позволит получить выражение для первой поправки к собственной частоте плазмонов в присутствие слабого дрейфа носителей, магнитного поля, вязкости и рассеяния на примесях. На модельных примерах будет выявлен характер влияния этих возмущений на спектр и устойчивость плазменных волн в различных структурах. Так, будут определены: (1) общие свойства токовых неустойчивостей в ограниченных ДЭС, (2) влияние дрейфа носителей на спектр плазмонов в периодических ДЭС (усиленный эффект Доплера), и (3) механизмы возбуждения краевых мод постоянным током.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 21 декабря 2018 г., ИТФ, 11:30
И.С. Бурмистров
Квантовые поправки к проводимости неупорядоченных электронов, связанные с неупругим рассеянием на магнитных примесях

Изучены квантовые поправки к проводимости двумерной неупорядоченной взаимодействующей электронной системы в диффузионном режиме из-за неупругого рассеяния на редких магнитных примесях. Рассмотрен случай очень разных по величине g-факторов для электронов и магнитных примесей. В рамках борновского приближения для неупругого рассеяния на магнитных примесях найдены дополнительные температурно-зависимые поправки к проводимости типа Альтшулера-Аронова.
Доклад основан на работе I. S. Burmistrov and E. V. Repin, Phys. Rev. B 98, 045414 (2018)

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 21 декабря 2018 г., ИТФ, 11:30
И.С. Бурмистров
Магнетизм селенида висмута с плоскими включениями атомов европия

Проведено теоретическое сопровождение экспериментальных данных по измерению магнитных свойств тонких пленок селенида висмута, допированного атомами европия, которые образовывают плоские включения. Теоретически оценены величины различных механизмов магнитного упорядочения. Полученные оценки находятся в удовлетворительном согласии с экспериментальными данными.
Сообщение по результатам работы L.N. Oveshnikov, Ya.I. Rodionov, K.I. Kugel, I.A. Karateev, A.L. Vasiliev, Yu.G. Selivanov, E.G. Chizhevskii, I.S. Burmistrov and B.A. Aronzon, "Magnetism of Bi2Se3 thin films with Eu-rich flat inclusions", J. Phys.: Condens. Matter 30, 445801 (2018)

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 14 декабря 2018 г., ИТФ, 15:00
Дмитрий Смирнов (Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе)
Спектроскопия спиновых и зарядовых флуктуаций в одиночной квантовой точке

Развита теория оптической спектроскопии неравновесных спиновых и зарядовых флуктуаций в квантовой точке, помещённой в микрорезонатор. Показано, что в режиме сильной связи фотонной моды микрорезонатора с трионным резонансом квантовой точки флуктуации коэффициента прохождения света через микрорезонатор содержат информацию как о спиновой динамике системы, так и о статистике фотонов в микрорезонаторе. В режиме слабой связи возможно формирование "одетых фотонами" состояний, что позволяет определять параметры спиновой спиновой динамики не только для основного, но и для возбуждённого состояния квантовой точки по флуктуациям оптических сигналов Фарадея или Керра. Приложение к системе продольного магнитного поля приводит к возможности детектирования зарядовых флуктуаций в квантовой точке.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 14 декабря 2018 г., ИТФ, 11:30
И.С. Бурмистров
Изучение спиновой восприимчивости коррелированной двумерной электронной системы с помощью транспортных и магнитных измерений

Проведено теоретическое сопровождение данных по измерению спиновой восприимчивости при разных температурах и электронных концентрациях двумерной электронной системы на основе кремниевого полевого транзистора в группе В.М. Пудалова (ФИАН).
Сообщение основано на работе V. M. Pudalov, A. Yu. Kuntsevich, M. E. Gershenson, I. S. Burmistrov, and M. Reznikov, Phys. Rev. B 98, 155109 (2018).

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 14 декабря 2018 г., ИТФ, 11:30
И.С. Бурмистров
Термически активированный спиновый крутящий момент в неравновесных условиях

Рассмотрен небольшой ферромагнетик во внешнем магнитном поле в присутствие индуцированного спинового тока. В работе выведны квазиклассические уравнения движения для намагниченности, причем эффекты динамической неравновесной функции распределения учтены самосогласованно. Выведено уравнение Ландау-Лифшица-Гильберта, дополненное членом Слончевского для спинового крутящего момента. Найдены устойчивые режимы стационарной прецессии намагниченности, в которых, как оказывается, происходит усиление термоэлектрического тока.
Доклад основан на работе T. Ludwig, I.S. Burmistrov, Y. Gefen, A. Shnirman, "A thermally driven spin-transfer-torque system far from equilibrium: enhancement of the thermoelectric current via pumping current", arxiv:1808.01192

Шмидтовский семинар по сверхпроводимости, четверг 13 декабря 2018 г., МИСиС, аудитория Б-734, 15:00
A. Buzdin (University Bordeaux, France and University of Cambridge, United Kingdom)
Electromagnetic Aharonov-Bohm like proximity effect in planar superconductor-ferromagnet structures

The spread of the Cooper pairs into the ferromagnet in proximity coupled superconductor – ferromagnet (SF) structures is shown to cause a strong inverse electrodynamic phenomenon, namely, the long-range transfer of the magnetic field from the ferromagnet to the superconductor. Contrary to the previously investigated inverse proximity effect resulting from the spin polarization of superconducting surface layer, we found a very generic orbital mechanism of the magnetic moment transfer from a ferromagnet to a superconductor which is unavoidable in S/F hybrids. It is related with the fact that the common superconducting wave function in S and F (near the interface) does not permit to exclude the vector-potential of the magnetization by gauge transformation. From the experimental point of view, this phenomenon reminds the Aharonov-Bohm effect since the current inside the attached superconductor is induced by the ferromagnetic layer which cannot create the magnetic field in the outside in the absence of such superconducting environment. At the same time, the true physical key point is that the wave function penetrating the ferromagnet is responsible for this effect. Let us stress that the characteristic length of the above proposed inverse electrodynamic effect is of the order of the London penetration depth.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 7 декабря 2018 г., ИТФ, 15:00
W. Belzig (Univ. of Konstanz)
Topological effects in multi-terminal Josephson proximity systems

This will include e.g. works like
[1] R. Klees, G. Rastelli, J.C. Cuevas, and W. Belzig, "Quantum Geometry of Josephson Matter" (submitted to Science Advances, not on arxiv yet).
[2] Tomohiro Yokoyama, Johannes Reutlinger, Wolfgang Belzig, and Yuli V. Nazarov, "Order, disorder and tunable gaps in the spectrum of Andreev bound states in a multiterminal superconducting device", Phys. Rev. B 95, 045411 (2017) [arXiv:1609.05455].
[3] J. Reutlinger, L. Glazman, Yu. V. Nazarov, and W. Belzig, ""Smile" gap in the density of states of a cavity between superconductors", Phys. Rev. Lett. 112, 067001 (2014) [arXiv:1308.2529].

Presentations: 1.QuantumGeomJJ.pdf, 2.SmileTopo.pdf

colloquium, пятница 7 декабря 2018 г., , 11:30
Wolfgang Belzig
Noisy quantum measurements: just a nuisance or fundamental physics?

Weak, almost non-invasive quantum measurements differ from the standard text book example of strongly invasive, projective measurements, since they leave the measured system basically unchanged. This opens the path to measure e.g. non-commuting observables and at the same time poses several open questions: Which order of operators is measured? Can quantum tests like Bell or Leggett-Garg be reformulated? What time scales are involved in the measurement process? We will address some basic properties of weak measurements leading to surprises like apparent spontaneous time-reversal symmetry breaking or the possibility of engineered detectors to tailor the measured quantum correlations.

Теоретический семинар, четверг 6 декабря 2018 г., ИФП, 11:30
Wolfgang Belzig (University of Konstanz, Germany), Akashdeep Kamra (NTNU Trondheim, Norway)
Unconventional magnons and their impact on spin pumping transport

Exotic quasiparticles have been observed in complex spin systems exhibiting spin ice rules, skyrmions and so on. Here, we discuss the emergence of novel quasiparticles, mediated by magnetic dipolar interactions that have been hiding in simpler spin systems with uniformly ordered ground states. Amongst other properties, these quasiparticles exhibit a spin ranging from zero to above 1ℏ [1]. Of particular interest is our finding that the eigenmodes in an easy-axis antiferromagnet are spin-zero quasiparticles instead of the widely believed spin-1 magnons [2]. These unusual properties originate from a competition between quantum mechanical squeezing (increasing the spin) and hybridization (decreasing the spin).
We then present a theoretical study of spin transport across a ferrimagnet/non-magnetic conductor interface, when a magnetic eigenmode is driven into a coherent state. In the simple case of ferromagnets with non-integer “effective spin” above 1ℏ, we show that spin-current noise measurement can reveal this fundamental quantum phenomenon [1]. This is in full analogy to the effective charge known e.g. in the fractional quantum Hall regime, which has been experimentally determined via shot noise measurements.
Furthermore, we extend our model to continuously encompasses systems from ferromagnets to antiferromagnets [3] and include novel dissipation terms [4], thereby allowing analytical results for the full range of materials within a unified description. We also allow arbitrary interfaces (disordered and asymmetric). The obtained spin current expression includes intra- as well as cross-sublattice terms. We find that the cross-sublattice terms, disregarded in previous studies, play an important role and result in qualitative changes to our understanding of spin pumping in antiferromagnets. The dc current is found to be sensitive to the asymmetry in interfacial coupling between the two sublattice magnetizations and the mobile electrons, especially for antiferromagnets.
[1] A. Kamra and W. Belzig, Super-Poissonian shot noise of squeezed-magnon mediated spin transport, Phys. Rev. Lett. 116, 146601 (2016).
[2] A. Kamra, U. Agrawal, and W. Belzig, Noninteger-spin magnonic excitations in untextured magnets, Phys. Rev. B 96, 020411(R) (2017).
[3] A. Kamra and W. Belzig, Spin pumping and shot noise in ferrimagnets: bridging ferro- and antiferromagnets, Phys. Rev. Lett. 119, 197201 (2017).
[4] A. Kamra, R. E. Troncoso, W. Belzig, and A. Brataas, Gilbert damping phenomenology for two-sublattice magnets, arXiv:1808.04385 (to appear in Phys. Rev. B).

colloquium, пятница 30 ноября 2018 г., , 11:30
Андрей Турлапов, ИПФ РАН, г. Нижний Новгород
Эксперименты с ферми- и бозе-газами

Способы достижения температур уровня нанокельвинов в атомных газах станут первой темой доклада. Далее будут приведены примеры интересных экспериментов с квантовыми газами. В то же время речь пойдёт о сложностях, которые встречаются в экспериментах и о возможных, ещё не реализованных, путях их преодоления. В заключении подробно будет обсуждаться неопубликованный эксперимент по интерференции цепочки бозе-конденсатов, в котором возникает пространственно периодическая интерференционная картина, несмотря на то, что относительные фазы конденсатов случайны.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 23 ноября 2018 г., ИТФ, 11:30
П. А. Иоселевич, П. М. Островский, Я. В. Фоминов
Мезоскопические флуктуации сверхтока в диффузных магнитных контактах Джозефсона

Изучался сверхток в квази-одномерных джозефсоновских контактах, слабая связь в которых обладает магнитными свойствами за счет магнитных примесей или ферромагнетизма. Если длина слабой связи превышает магнитную длину распаривания, то стационарный эффект Джозефсона определяется мезоскопическими флуктуациями. Мы находим ток-фазовую характеристику таких контактов и ее статистические свойства (в смысле зависимости от случайной реализации примесного беспорядка). Рассматривался случай прозрачных границ, в котором важен обратный эффект близости, в то время как прямой эффект близости подавлен магнетизмом слабой связи. Найдено, что в ток-фазовой зависимости присутствуют все гармоники. При этом амплитуды и фазовые сдвиги разных гармоник не скоррелированы. В зависимости от типа магнитных свойств система может оказаться в режиме $\varphi_0$- или $\varphi$- контакта. Получена полная статистика сверхтока для произвольных соотношений между температурой, сверхпроводящей щелью и энергией Таулесса слабой связи.
P.A. Ioselevich, P.M. Ostrovsky, Ya.V. Fominov, Mesoscopic supercurrent fluctuations in diffusive magnetic Josephson junctions, Phys. Rev. B 98, 144521 (2018); arXiv:1808.07095

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 23 ноября 2018 г., ИТФ, 11:30
К.С. Тихонов
Статистика собственных состояний вблизи локализационного перехода на случайных регулярных графах

Исследованы частотные и пространственные корреляции собственных функций и уровней энергии в модели Андерсона на случайных регулярных графах (RRG) в критической точке и в делокализованной фазе. В делокализованной фазе, наблюдаемые величины характеризуются широкой критической областью с кроссовером к эргодическому поведению в системах размера больше критической длины. Изучение корреляторов позволяет непосредственно пронаблюдать критическую длину. Кроссовер между критическим поведением и эргодическим режимом довольно необычен, так как критическое поведение характеризуется логарифмически медленной динамикой, а делокализованная фаза - экспоненциально быстрой (что видно, например, в зависимости вероятности возврата от времени). Исследована связь между результатами точной диагонализации, и результатам полу-аналитического подхода, основанного на анализе седлового решения суперсимметричного действия для RRG. Наконец, показано, как полученные результаты могут быть поняты в интерпретации регулярного графа как предела d-мерного гиперкубе в большой пространственной размерности.

Теоретический семинар, четверг 22 ноября 2018 г., ИФП, 11:30
Владимир Краснов (Стокгольмский университет, Швеция)
Josephson and non-Josephson emission from Bi2Sr2CaCu2O8+δ mesa structures

Mesa structures made of Bi2Sr2CaCu2O8+δ high-temperature superconductor represent stacks of atomic scale intrinsic Josephson junctions. When voltage is applied to such mesas, they can generate various types of waves (photons, phonons, polaritons, magnons, plasmons) in a variety of different ways. In this talk I will overview both Josephson and non-Josephson mechanisms of emission, including the standard ac-Josephson effect for emission of electromagnetic waves [1], segnetoelectric effect for emission of phonons and polaritons [2] and non-equilibrium quasiparticle relaxation and recombination for emission of any type of bosons, having strong electron-boson interaction and participating in pairing [3]. Those effects are important both for applied research, e.g., creation of tunable, compact, continuous wave and monochromatic THz source with a frequency span in the whole THz gap region and beyond 0.1-15 THz [1,2], and for fundamental understanding of the mechanism of pairing in high-temperature superconductors [3].
[1] E. A. Borodianskyi and V.M. Krasnov, Josephson emission with frequency span 1–11 THz from small Bi2Sr2CaCu2O8+δ mesa structures, Nature Commun. 8, 1742 (2017).
[2] S. O. Katterwe, H. Motzkau, A. Rydh, and V. M. Krasnov, Coherent generation of phonon-polaritons in Bi2Sr2CaCu2O8+x intrinsic Josephson junctions, Phys. Rev. B 83, 100510(R) (2011).
[3] V.M. Krasnov, S.O. Katterwe, & A. Rydh, Signatures of the electronic nature of pairing in high-Tc superconductors obtained by non-equilibrium boson spectroscopy, Nature Commun. 4, 2970 (2013).

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 16 ноября 2018 г., ИТФ, 11:30
Я.В. Фоминов
Поверхностный импеданс на диффузной границе кирального p-волнового сверхпроводника

Вычислена локальная комплексная проводимость и обусловленный ею поверхностный импеданс на диффузной границе кирального p-волнового сверхпроводника. Именно киральное p-волновое состояние считается наиболее вероятным в сверхпроводящем рутенате стронция Sr2RuO4. Оно анизотропное и при этом полностью щелевое (модуль параметра порядка фиксирован, а фаза зависит от направления). Мы рассматриваем отклик на внешнее электромагнитное поле как на подщелевых, так и на надщелевых частотах. Изучены аномальные особенности поверхностного импеданса, связанные с генерацией вблизи границы нечётных по частоте сверхпроводящих корреляций (состояние типа сверхпроводимости Березинского). Теоретические результаты сопоставлены с измерениями поверхностного импеданса Sr2RuO4, проведёнными в ИФТТ. Наблюдается качественное согласие теории и эксперимента.
Доклад основан на работе S. V. Bakurskiy, Ya. V. Fominov, A. F. Shevchun, Y. Asano, Y. Tanaka, M. Yu. Kupriyanov, A. A. Golubov, M. R. Trunin, H. Kashiwaya, S. Kashiwaya, and Y. Maeno, "Local impedance on a rough surface of a chiral p-wave superconductor", Phys. Rev. B 98, 134508 (2018); https://arxiv.org/pdf/1807.11735.pdf

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 16 ноября 2018 г., ИТФ, 11:30
Я.В. Фоминов
Сверхпроводящий спиновый клапан в системах со сплавом Гейслера

Проведено теоретическое сопровождение экспериментов по измерению эффекта сверхпроводящего спинового клапана в системе типа FFS (где F — ферромагнетик, S — сверхпроводник). Эффект состоит в том, что критическая температура Tc системы зависит от взаимной ориентации намагниченностей двух ферромагнетиков. В эксперименте в качестве среднего F слоя был взят сплав Гейслера Co2Cr1-xFexAl, и это позволило усилить эффект (разность Tc при параллельной и антипараллельной ориентации) по сравнению с ранее исследованными системами с железом. Знак эффекта зависит от толщины слоя. Теория объясняет полученные результаты. Усиление эффекта оказывается связано с уменьшенной величиной обменного поля в сплаве Гейслера.
Доклад основан на следующих работах:
[1] A. Kamashev, A. Validov, N. Garif’yanov, Ya. Fominov, P. Leksin, J. Schumann, J. Thomas, V. Kataev, B. Büchner, I. Garifullin, "Isolation of proximity-induced triplet pairing channel in a superconductor/ferromagnet spin valve", EPJ Web of Conferences 185, 08001 (2018).
[2] A.A. Kamashev, A.A. Validov, J. Schumann, V. Kataev, B. Büchner, Ya.V. Fominov, I.A. Garifullin, "Increasing the performance of a superconducting spin valve using a Heusler alloy", Beilstein J. Nanotechnol. 9, 1764 (2018).

Шмидтовский семинар по сверхпроводимости, четверг 15 ноября 2018 г., МИСиС, аудитория Б-607, 17:00
Tim Duty (University of New South Wales, Australia), Karin Cedergren, Sergey Kafanov, Roger Ackroyd and Jared H. Cole
Magnetic-field-induced parity effect in insulating Josephson junction chains

We report the experimental manifestation of even-odd parity effects in the transport characteristics of insulating Josephson junction chains, which occur as the superconducting gap is suppressed by applied magnetic fields at millikelvin temperatures. The primary signature is a non-monotonic dependence of the critical voltage, Vc, for the onset of charge transport through the chain, with the parity crossover indicated by a maximum of Vc at the parity field B*, We also observe a distinctive change in the transport characteristics across the parity transition, indicative of Cooper-pair dominated transport below B*, giving way to single-electron dominated transport above B*, For fields applied in the plane of the superconducting aluminum films, the parity effect is found to occur at the field, B*||, such that the superconducting gap equals the single-electron charging energy, Δ(B*||)=EC. On the contrary, the parity effect for perpendicularly applied fields can occur at relatively lower fields, B*⊥≃ 2Φ0/AI, depending only on island area, AI. In this case, the parity effect occurs in sync with formation of the single-vortex state of the islands in the chain. Our results suggest a novel explanation for the insulating peak observed in disordered superconducting films and one-dimensional strips patterned from such films, which occurs at a finite magnetic field.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 2 ноября 2018 г., ИТФ, 11:30
Victor Dotsenko
Two-temperature statistics of free energies in (1+1) directed polymers

The joint statistical properties of two free energies computed at two different temperatures in the same sample of (1+1) directed polymers is studied in terms of the replica technique. The scaling dependence of the free energies differenceon the two temperatures $T_{1}$ and $T_{2}$ is derived. In particular, it is shown that if the two temperatures $T_{1} < T_{2}$ are close to each other the typical value of the fluctuating part of the free energies difference is proportional to $(1 - T_{1}/T_{2})^{1/3}$. It is also shown that the left tail asymptotics of this free energy difference probability distribution function coincides with the corresponding tail of the Tracy-Widom distribution.
Europhysics Letters, 116, 40004 (2016); arXiv:1703.04305

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 26 октября 2018 г., ИТФ, 11:30
A. S. Ioselevich, N. S. Peshcherenko
Non-Born effects in scattering of electrons in clean quasi-one-dimensional conductors

Quasi-one-dimensional systems demonstrate Van Hove singularities in the density of states $\nu_F$ and the resistivity $\rho$, occurring when the Fermi level $E$ crosses a bottom $E_N$ of some subband of transverse quantization. We demonstrate that the character of smearing of the singularities crucially depends on the concentration of impurities. There is a crossover concentration $n_c\propto |\lambda|$, $\lambda\ll 1$ being the dimensionless amplitude of scattering. For $n\gg n_c$ the singularities are simply rounded at $\varepsilon\equiv E-E_N\sim \tau^{-1}$ – the Born scattering rate. For $n\ll n_c$ the non-Born effects in scattering become essential, despite $\lambda\ll 1$. The peak of the resistivity is split: for $\varepsilon>0$ there is a broad maximum at $\varepsilon\propto \lambda^2$. For $\varepsilon\lt 0$ there is a deep minimum at $|\varepsilon|\propto n^2\ll \lambda^2$. The behaviour of $\rho$ below the minimum depends on the sign of $\lambda$. In case of repulsion $\rho$ monotonically grows with $|\varepsilon|$ and saturates for $|\varepsilon| \gg \lambda^2$. In case of attraction $\rho$ has sharp maximum at $|\varepsilon| \propto \lambda^2$. The latter feature is due to resonant scattering by quasistationary bound states that inevitably arise just below the bottom of each subband for any attracting impurity.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 26 октября 2018 г., ИТФ, 11:30
М. В. Фейгельман, В. Е. Кравцов
Электрон-фононная теплопередача в изоляторах Андерсона

Построена теория электрон-фононной передачи энергии в изоляторах Андерсона с большой длиной локализации. Показано, что температурная зависимость этой величины прямо связана с корреляционной функцией локальных плотностей состояний электронов. Эта корреляционная функция содержит степенной рост на малых энергиях вследствии фрактальной структуры волновых функций, а также вследствии Моттовского механизма резонансных пар. Это приводит к значительному усилению теплопередачи (по сравнению с предсказаниями стандартной теории для грязных металлов) находится в согласии с экспериментами на слабо диэлектрических пленках оксида индия.

Теоретический семинар, четверг 25 октября 2018 г., ИФП, 11:30
Виктор Доценко (Universite Jussieu, Paris)
Velocity distribution functions and intermittency in one-dimensional randomly forced Burgers turbulence

The problem of one-dimensional randomly forced Burgers turbulence is considered in terms of (1+1) directed polymers. In the limit of strong turbulence (which corresponds to the zero temperature limit for the directed polymer system) using the replica technique a general explicit expression for the joint distribution function of two velocities separated by a finite distance is derived. In particular, it is shown that at length scales much smaller than the injection length of the Burgers random force the moments of the velocity increment exhibit typical strong intermittency behavior. Literature: J.Stat.Mech., 083302 (2018); arXiv:1804.08294.

colloquium, пятница 19 октября 2018 г., , 11:30
Gregory Falkovich (Weizmann Institute of Science, Israel)
Wonders of viscous electronics

Quantum-critical strongly correlated systems feature universal collision-dominated collective transport. Viscous electronics is an emerging field dealing with systems in which strongly interacting electrons flow like a fluid. Such flows have some remarkable properties never seen before. I shall describe recent theoretical and experimental works devoted, in particular, to a striking macroscopic DC transport behavior: viscous friction can drive electric current against an applied field, resulting in a negative resistance, recently measured experimentally in graphene. I shall also describe conductance exceeding the fundamental quantum-ballistic limit, field-theoretical anomalies and other wonders of viscous electronics. Strongly interacting electron-hole plasma in high-mobility graphene affords a unique link between quantum-critical electron transport and the wealth of fluid mechanics phenomena.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 28 сентября 2018 г., ИТФ, 15:00
Werner Krauth, Ecole normale supérieure, Paris (France)
Irreversible Markov chains: From the TASEP to all-atom Coulomb computations

The Markov chain Monte Carlo method traditionally consists in exploring large configuration spaces using a reversible random walk where moves are accepted or rejected based on an energy criterion. In this talk, I will present recent progress on irreversible Markov chains that challenge this picture. In one-dimensional particle systems, the new algorithms are related to the TASEP (totally asymmetric simple exclusion model). We can rigorously prove that they mix on much shorter time scales than the reversible Metropolis algorithms. I will then show how these algorithms sample the Boltzmann distribution (and thus explore configuration space) without computing the energy. In long-range interacting systems, where the computation of the energy is time-consuming, this provides a key advantage for the new method. For locally charge-neutral systems in three dimensions, we obtain a highly efficient algorithm, of N log N complexity in the number N of particles. I discuss the main paradox of this method: How is it possible to sample the Boltzmann distribution without computing the energy, and then review some recent successes as well as prospects and challenges for irreversible Markov chains in statistical physics.
S. C. Kapfer, W. Krauth, Physical Review Letters 119, 240603 (2017)
Z. Lei, W. Krauth, arXiv:1806.06786 (2018)
M. F. Faulkner, L. Qin, A. C. Maggs, W. Krauth, arXiv:1804.05795 (2018)

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 28 сентября 2018 г., ИТФ, 11:30
Victor Yakovenko (University of Maryland)
Superconductivity that breaks time-reversal symmetry and its experimental manifestations

Since 2006, it has been found experimentally that superconductivity spontaneously breaks time-reversal symmetry (TRS) in certain materials, such as Sr2RuO4, UPt3, URu2Si2, and Bi/Ni bilayers. In the latter case, we argue that the superconducting order parameter has the winding number of +-2 around the Fermi surface, thus making Bi/Ni bilayers a rare example of intrinsic 2D topological superconductivity [1]. The experimental evidence for TRS breaking comes from the polar Kerr effect, which is rotation of polarization of normally incident light upon reflection from the sample. Theoretical studies indicate that this effect is possible only if a superconductor has more than one band. To clarify these conditions, we study a model of chiral TRS-breaking superconductivity on the honeycomb lattice [2]. We consider superconducting pairing on the neighboring sites belonging to different sublattices. The matrix of this superconducting pairing is non-unitary and does not commute with the normal-state Hamiltonian. We find that the latter condition is necessary for experimental manifestations of the TRS breaking. We show that such superconducting pairing generates persistent loop currents around each lattice site and opens a topological mass gap at the Dirac points with the corresponding chiral edge states, as in Haldane's model of the quantum anomalous Hall effect. We calculate the intrinsic ac Hall conductivity in the absence of an external magnetic field, which determines the polar Kerr effect, and show that it is proportional to the loop-current order parameter.
[1] X. Gong, M. Kargarian, A. Stern, D. Yue, H. Zhou, X. Jin, V. M. Galitski, V. M. Yakovenko, and J. Xia, Science Advances 3, e1602579 (2017), arXiv:1609.08538
[2] P. M. R. Brydon, D. S. L. Abergel, D. F. Agterberg, and V. M. Yakovenko, arXiv:1802.02280

colloquium, пятница 28 сентября 2018 г., , 11:30
Victor Yakovenko (University of Maryland)
Superconductivity that breaks time-reversal symmetry and its experimental manifestations

Since 2006, it has been found experimentally that superconductivity spontaneously breaks time-reversal symmetry (TRS) in certain materials, such as Sr2RuO4, UPt3, URu2Si2, and Bi/Ni bilayers. In the latter case, we argue that the superconducting order parameter has the winding number of +-2 around the Fermi surface, thus making Bi/Ni bilayers a rare example of intrinsic 2D topological superconductivity [1]. The experimental evidence for TRS breaking comes from the polar Kerr effect, which is rotation of polarization of normally incident light upon reflection from the sample. Theoretical studies indicate that this effect is possible only if a superconductor has more than one band. To clarify these conditions, we study a model of chiral TRS-breaking superconductivity on the honeycomb lattice [2]. We consider superconducting pairing on the neighboring sites belonging to different sublattices. The matrix of this superconducting pairing is non-unitary and does not commute with the normal-state Hamiltonian. We find that the latter condition is necessary for experimental manifestations of the TRS breaking. We show that such superconducting pairing generates persistent loop currents around each lattice site and opens a topological mass gap at the Dirac points with the corresponding chiral edge states, as in Haldane's model of the quantum anomalous Hall effect. We calculate the intrinsic ac Hall conductivity in the absence of an external magnetic field, which determines the polar Kerr effect, and show that it is proportional to the loop-current order parameter.

  • [1] X. Gong, M. Kargarian, A. Stern, D. Yue, H. Zhou, X. Jin, V. M. Galitski, V. M. Yakovenko, and J. Xia, Science Advances 3, e1602579 (2017), arXiv:1609.08538
  • [2] P. M. R. Brydon, D. S. L. Abergel, D. F. Agterberg, and V. M. Yakovenko, arXiv:1802.02280

Теоретический семинар, четверг 13 сентября 2018 г., ИФП, 11:30
Алексей Китаев (Caltech)
Статистическая механика двумерной чёрной дыры

Рассматриваемая задача возникла при изучении модели SYK, которая состоит из большого числа взаимодействующих фермионов (взаимодействие «все со всеми», т.е. эффективная размерность системы — 0+1). При низкой температуре важную роль играет мягкая мода с действием, выражающимся через шварциан. Это действие эквиваленто двумерной гравитации с дилатоном в определенном пределе. Первая часть доклада посвящена обзору упомянутых результатов. Затем шварцианная мода (или двумерная гравитация) будет рассмотрена как отдельная квантовая система. Статсумма в этой модели имеет необычное выражение: Z = tr(e-βHP), где P — определенный оператор, коммутирующий с гамильтонианом.


Теоретический семинар, четверг 6 сентября 2018 г., ИФП, 11:30
Denis Ullmo (LPTMS, CNRS-Universite Paris-Sud)
Post-Ehrenfest many-body quantum interferences in ultracold atoms far-out-of-equilibrium

Recent experimental progress with ultracold atomic gases has made it possible to investigate in exquisite detail the far out-of-equilibrium many-body quantum dynamics of isolated systems. This dynamics necessarily generates interferences beyond an Ehrenfest time scale, where quantum and classical expectation values diverge. Theoretically speaking, the heavily-relied-upon truncated Wigner approximation leaves out these interferences.

In this talk, I will present a semiclassical theory which bridges classical and quantum concepts in many-body bosonic systems and properly incorporates such missing quantum effects. For mesoscopically populated Bose-Hubbard systems, this theory captures post-Ehrenfest quantum interference phenomena very accurately.

Теоретический семинар, четверг 5 июля 2018 г., ИФП, 17:10
Yigal Meir (Department of Physics, Ben Gurion University of the Negev, Israel)
Spontaneous Time-Reversal Breaking and Edge Reconstruction in Quantum Hall and Topological Insulators

Topological states, such as the quantum Hall state or the quantum spin Hall state, are usually bulk insulators, with helical edge states that may carry current. The edge structure of such two dimensional systems is usually studied with sharp boundary conditions in spite of the fact that the confining potential in physical systems is expected to be smooth. It is shown that such a smooth confining potential may lead to edge reconstruction and formation of additional edge states. This is demonstrated explicitly for the case of integer and fractional quantum Hall systems, explaining several recent experimental puzzles. Moreover, the effect is also manifested in two-dimensional topological insulators (TIs), which are predicted to support helical edge modes that come in counter-propagating pairs, due to the time-reversal symmetry (TRS). The TRS protection of these edge states led to various suggested applications of TIs, ranging from spintronics to quantum computation. Here edge reconstruction leads to spontaneous TRS breaking, a finite Hall resistance at zero magnetic field and possible spin current. Such spontaneous TRS breaking may have important implications on transport properties and possible applications.

Теоретический семинар, четверг 5 июля 2018 г., ИФП, 16:00
Yuval Oreg (Weizmann Institute of Science, Israel)
Spin liquids from Majorana Zero Modes in a network of Cooper Boxes

Spin liquid phases are insulating states of matter with unique properties. In certain cases the phase hosts edge modes, end modes, and emergent non-abelian quasiparticles. The latter is a key element in several suggestions for topological quantum computation. In this talk, I`ll describe a proposal to construct a platform for creating effective spin models using semiconductor nanowires. The wires are tuned to the topological regime; with Majorana zero modes on each end. We group them into three-wires building blocks called hexons, each containing six Majorana zero modes. In the presence of a strong charging energy, the hexon becomes a Cooper box that is equivalent to two spin-1/2 degrees of freedom. This structure enables a flexible control (using local gates only) of the couplings between the Majorana zero modes. This tuning of the Hamiltonian governing the low energy effective spins, provides us with a path of simulating interacting spin-models in one- and two-dimensions. I will describe several examples including realizations of different phases of 1/2 Heisenberg spin chains, topological spin phases on a two dimensional Fisher lattice and their experimental signature.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 22 июня 2018 г., ИТФ, 11:30
Леонид Глазман (Yale University)
Quantum Many-Body Physics of Qubits

The ongoing development of superconducting qubits has brought some basic questions of many-body physics to the research forefront, and in some cases helped solving them. I will address two effects in quantum condensed matter highlighted by the development of a fluxonium qubit. The first one is the so-called cosine-phi problem stemming from the seminal paper of Brian Josephson: the predicted there phase dependence of the dissipative current across a Josephson junction was observed in a fluxonium, after nearly 50 years of unsuccessful attempts by other techniques. The second one is the dynamics of a weakly-pinned charge density wave: we predict that the dynamics may be revealed in measurements of microwave reflection off a superinductor, which is a key element of the fluxonium.

Теоретический семинар, четверг 7 июня 2018 г., ИФП, 11:30
А.Ю. Кунцевич (ФИАН)
Электронные свойства допированных халькогенидов висмута

Халькогениды висмута являются топологическими изоляторами с наибольшими ширинами запрещенной зоны. При допировании Bi2Se3 медью, стронцием или ниобием Bi2Se3 становится сверхпроводящим (предположительно, нематическим топологическим сверхпроводником).

В докладе будет дан обзор имеющихся на сегодняшний день данных о нематической сверхпроводимости данного материала, в том числе и наши результаты о корреляции нематичности со структурными искажениями [arXiv:1801.09287].

Также я расскажу о часто обсуждаемом в литературе измерении фазы Берри из магнитоосцилляций. Нами приведены простые макроскопические аргументы [Phys. Rev. B 97, 195431 (2018)], почему в реальных топологических изоляторах эта фаза может сильно отличаться от теоретически ожидаемого значения.

Теоретический семинар, четверг 31 мая 2018 г., ИФП, 11:30
Baruch Meerson (Hebrew University of Jerusalem)
Large deviations of surface height in the Kardar-Parisi-Zhang equation

The Kardar-Parisi-Zhang (KPZ) equation describes an important universality class of nonequilibrium stochastic growth. There has been a surge of recent interest in the one-point probability distribution P(H,t) of height H of the evolving interface at time t in one dimension. I will show how one can use the optimal fluctuation method (OFM) to evaluate P(H,t) for different initial conditions and in different dimensions.

In one dimension the central part of the short-time height distribution is Gaussian, but the tails are non-Gaussian and strongly asymmetric. One interesting initial condition is an ensemble of Brownian interfaces, where we found a singularity of the large deviation function of the height at a critical value of |H|. This singularity results from a breakdown of mirror symmetry of the optimal path of the system, and it has the character of a second-order phase transition. At d>2 the OFM is valid, in the weak-coupling regime, at all times. Here the long-time height distribution P(H) is time-independent, and we use the OFM to determine the Gaussian body and strongly asymmetric non-Gaussian tails of P(H).

Теоретический семинар, четверг 17 мая 2018 г., ИФП, 11:30
D.A. Bandurin (School of Physics & Astronomy, University of Manchester, UK)
Electron hydrodynamics in graphene: introduction and status

Transport in systems with many particles experiencing frequent mutual collisions (such as gases or liquids) has been studied for more than two centuries and is accurately described by the theory of hydrodynamics. It has been argued theoretically for a long time that the collective behavior of charge carriers in solids can also be treated by the hydrodynamic approach. However, despite many attempts, very little evidence of hydrodynamic electron transport has been found so far. Graphene encapsulated between hexagonal boron nitride (hBN) offers an ideal platform to study electron hydrodynamics as it hosts an ultra-clean electronic system with the electron-electron mean free path being the shortest lengths scale in the problem. In the first part of my talk we will discuss why electron hydrodynamics has not been observed before and how it manifests itself in electron transport. Furthermore, it will be shown that electrons in graphene can behave as a very viscous fluid (more viscous than honey) forming vortices of applied electron current [1]. In the second part, we will discuss the measurements of the viscosity of an electron fluid by its superballistic flow through graphene point contacts [2]. Then we will talk about the behavior of electron fluids in the presence of magnetic field where I will report the experimental measurements of the Hall viscosity in two dimensions [3]. This dissipationless transport coefficient has been widely discussed in theoretical literature on fluid mechanics, plasma physics and condensed matter physics, yet, until now, any experimental evidence has been lacking, making the phenomenon truly a unicorn. Last but not least, we will discuss how electron hydrodynamics can be used for the development of resonant terahertz photodetectors.

References: [1] D.A. Bandurin, A. Principi, G.H. Auton, E. Khestanova, K.S. Novoselov, I.V Grigorieva, L.A. Ponomarenko, A.K. Geim, and M. Polini, Science 351, 1055 (2016). [2] R.K. Kumar, D.A. Bandurin, F.M.D. Pellegrino, Y. Cao, A. Principi, H. Guo, G.H. Auton, M. Ben Shalom, L.A. Ponomarenko, G. Falkovich, I.V. Grigorieva, L.S. Levitov, M. Polini, and A.K. Geim, Nat. Phys. 13, 1182 (2017). [3] A.I. Berdyugin, S.G. Xu, F.M.D. Pellegrino, R. Krishna Kumar, A. Principi, I. Torre, M. Ben Shalom, T. Taniguchi, K. Watanabe, I.V. Grigorieva, M. Polini, A.K. Geim, and D.A. Bandurin, to appear on arxiv soon.

(семинар проводится совместно с лабораторией ФКС ВШЭ)

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 27 апреля 2018 г., ИТФ, 11:30
M.V. Feigel'man, D.A. Ivanov, E. Cuevas
Dielectric response of Anderson and pseudogapped insulators

Using a combination of analytic and numerical methods, we study the polarizability of a (non-interacting) Anderson insulator in one, two, and three dimensions and demonstrate that, in a wide range of parameters, it scales proportionally to the square of the localization length, contrary to earlier claims based on the effective-medium approximation. We further analyze the effect of electron-electron interactions on the dielectric constant in quasi-1D, quasi-2D and 3D materials with large localization length, including both Coulomb repulsion and phonon-mediated attraction. The phonon-mediated attraction (in the pseudogapped state on the insulating side of the Superconductor-Insulator Transition) produces a correction to the dielectric constant, which may be detected from a linear response of a dielectric constant to an external magnetic field.
M.V. Feigel’man, D.A. Ivanov, E. Cuevas, Dielectric response of Anderson and pseudogapped insulators, New J. Phys. 20, 053045 (2018); arXiv:1711.05972

Семинар на Физфаке МГУ, вторник 17 апреля 2018 г., Физфак МГУ, ауд. 3-32б, 17:00
Tuğrul Hakioğlu (Department of Physics and Energy Institute, İstanbul Technical University, Turkey)
Understanding the Skyrmion Anomalies in Strong Topological Insulators: An Interaction Approach

Interactions between the surface and the bulk in a topological insulator (TI) cause a finite quasiparticle lifetime of the topological surface states (TSS) as shown by the recent experiments for Bi2X3 (X=Se,Te). Previously, hexagonally warped topological band has been detected and other anomalies related to warping have been reported. The most remarkable among which is the 6-fold periodic spin canting anomaly (SCA) of the in-plane spin around the spin-1/2 vortex.

This talk is focused on understanding this SCA from an interaction point of view between the TSS and the bulk. We first device a general scheme based on interactions and the spin-off-diagonal component of the self energy. It is shown that, the spin-off diagonal interaction channel is topology preserving. Then the effective interaction strength, strong spin-orbit coupling and the Fermi surface warping is shown to cooperate in giving rise to the periodic spin canting anomaly. Our result points at the presence of the topology friendly interaction channels in strong TIs.

КАК ПОПАСТЬ НА СЕМИНАР: На физфаке МГУ пропускной режим, желательно иметь с собой паспорт. Организаторы встретят участников. Телефон организатора: +7-911-703-2266 (Михаил Евгеньевич Журавлев).

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 13 апреля 2018 г., ИТФ, 11:30
Павел Григорьев
Magnetic oscillations of in-plane conductivity in quasi-two-dimensional metals

We develop the theory of transverse magnetoresistance in layered quasi-two-dimensional metals. Using the Kubo formula and harmonic expansion we calculate intralayer conductivity in a magnetic field perpendicular to conducting layers. The analytical expressions for the amplitudes and phases of magnetic quantum oscillations (MQO) and of the so-called slow oscillations (SlO) are derived and applied to analyze their behavior as a function of several parameters: magnetic field strength, interlayer transfer integral and the Landau-level width. Both the MQO and SlO of intralayer and interlayer conductivity have approximately opposite phase in weak magnetic field and the same phase in strong field. The amplitude of SlO of intralayer conductivity changes sign at $\omega_c\tau\approx\sqrt{3}$. There are several other qualitative differences between magnetic oscillations of in-plane and out-of-plane conductivity. The results obtained are useful to analyze experimental data on magnetoresistance oscillations in various strongly anisotropic quasi-2D metals.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 30 марта 2018 г., ИТФ, 11:30
Alex Kamenev (University of Minnesota)
Dynamic phase transition in rare events statistics of 1D KPZ problem

I will review the concept of non-equilibrium phase transitions in rare events statistics as well as a recent dramatic progress in studies of 1D KPZ. The focus of my talk is on the reflection symmetry breaking phase transition recently found stationary KPZ problem: https://arxiv.org/abs/1606.08738

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 23 марта 2018 г., ИТФ, 11:30
Markus Garst (TU Dresden)
Chiral magnetic crystals

The weak Dzyaloshinskii-Moriya interaction in chiral cubic magnets like MnSi, FeGe or Cu2OSeO3 twists the magnetization on long length scales resulting in spatially periodic magnetic textures — magnetic crystals. There exist especially magnetic crystals with a one- and two-dimensional periodicity corresponding to the magnetic helix and the topologically non-trivial skyrmion lattice, respectively. In this talk, we provide an overview of their properties. In particular, we discuss the crystallization process of these magnetic crystals that is characterized by strongly correlated chiral paramagnons that drive the transition first-order [1,2]. This fluctuation-induced first-order transition is well described by a theory put forward by Brazovskii. We will introduce the magnon band structure and their non-reciprocal properties in the presence of a magnetic field [3,4]. For the skyrmion lattice, this band structure is topological and characterized by finite Chern numbers that can be attributed to the formation of magnon Landau levels due to an emergent orbital magnetic field [5,6,7]. Finally, we will discuss domain walls of helimagnets that share similarities with grain boundaries consisting of disclination and dislocation defects of the helimagnetic order [8].

References: [1] M. Janoschek et al. Phys. Rev. B 87, 134407 (2013). [2] A. Bauer, M. Garst and C. Pfleiderer, Phys. Rev. Lett. 110, 177207 (2013). [3] M. Kugler et al. Phys. Rev. Lett. 115, 097203 (2015) [4] T. Weber et al. arXiv:1708.02098 [5] C. Schütte and M. Garst, Phys. Rev. B 90, 094423 (2014). [6] T. Schwarze, J. Waizner, M. Garst, A. Bauer, I. Stasinopoulos, H. Berger, C. Pfleiderer, and D. Grundler, Nat. Mater. 14, 478 (2015). [7] M. Garst J. Waizner, and D. Grundler, J. Phys. D: Appl. Phys. 50, 293002 (2017) [8] P. Schoenherr et al. Nat. Phys. in press, arXiv:1704.06288

Теоретический семинар, четверг 22 марта 2018 г., ИФП, 11:00
В.Е. Кравцов (Abdus Salam ICTP, Trieste)
Duality in Power-Law Localization in Disordered One-Dimensional Systems

The transport of excitations between pinned particles in many physical systems may be mapped to single-particle models with power-law hopping, 1/rα. For randomly spaced particles, these models present an effective peculiar disorder that leads to surprising localization properties. We show that in one-dimensional systems almost all eigenstates (except for a few states close to the ground state) are power-law localized for any value of α > 0. Moreover, we show that our model is an example of a new universality class of models with power-law hopping, characterized by a duality between systems with long-range hops (α < 1) and short-range hops (α > 1), in which the wave function amplitude falls off algebraically with the same power γ from the localization center.

The paper has just been published: X. Deng, V. E. Kravtsov, G. V. Shlyapnikov, and L. Santos, Phys. Rev. Lett. 120, 110602 (2018).

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 26 января 2018 г., ИТФ, 11:30
И.С. Бурмистров
Дифференциальный коэффициент Пуассона в двумерных кристаллических мембранах

Анализируется дифференциальный коэффициент Пуассона двумерной кристаллической мембраны, вложенной в пространство большой размерности $ d \ gg 1 $. Показано, что в режиме аномального закона Гука дифференциальный коэффициент Пуассона $\nu$ приближается к универсальному значению, определяемому исключительно пространственной размерностью $ d_c $, с степенным разложением $ \ nu = -1/3 + 0.016 / d_c + O (1 / d_c ^ 2) $, где $ d_c = d-2 $. Таким образом, значение $ -1 / 3 $, известное в предыдущей литературе, имеет место только в пределе $ d_c \ to \ infty $.

Теоретический семинар, четверг 25 января 2018 г., ИФП, 11:30
Владимир Манучарян (University of Maryland)
Quantum simulation of Luttinger liquid physics in Josephson transmission lines

Here we present the first quantum simulator for an impurity scattering in interacting 1D wires. The simulator consists of a transmission line made out of more than 30,000 Josephson junctions serving as a high-impedance media for microwave photons and a small phase slip Josephson junction playing the role of a back-scattering impurity. The system can be described by a boundary sine-Gordon model where the interaction strength is defined as g = Z/Rq with Z being the transmission line impedance and Rq = 6.5 kOhm the resistance quantum. By measuring scattering amplitudes and a spectrum of inelastically scattered microwave photons we can find the first and higher order correlation functions related to an AC conductance of the impurity. The controllability of the transmission line parameters and the finite size of the system allow us to fabricate lines with impedances exceeding Rq while keeping the phase slip rate of the line’s junctions very low. It gives us the unique opportunity to test Luttinger liquid physics at both sides of the critical point g = 1. A similar experimental setup can be used to simulate a Kondo impurity.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 19 января 2018 г., ИТФ, 11:30
И.С. Бурмистров
Влияние туннелирование в резервуар на мезоскопическую стонеровскую неустойчивость

Выведено обобщение действия Амбегаокар-Эккерн-Шона, которое описывает диссипативную динамику зарядовой и спиновой степеней свободы для квантовой точки, соединенной туннельным контактом с резервуаром. В отличие от предыдущих работ, это диссипативное действие выведено без следующих предположений (i) абсолютное значение спина на квантовой точке не меняется при учете туннелирования (ii) спин медленно вращается так, что выполняется адиабатическое приближение. Полученное диссипативное действие использовано для анализа устойчивости мезоскопического явления Стонера относительно туннелирования электронов в резервуар. Мы пришли к выводу, что при конечной температуре электронное туннелирование подавляет мезоскопическую неустойчивость Стонера при туннельной проводимости, которая зависит от температура. При нулевой температуре предсказывается существование квантового фазового перехода между мезоскопической фазой Стонера и парамагнитной фазой.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 15 декабря 2017 г., ИТФ, 11:30
А.М. Дюгаев
Поверхностные микрочастицы в жидком гелии. Квантовый закон Архимеда

Исследованы отклонения от закона Архимеда для сферических частиц радиуса R0, выполненных из молекулярного водорода у поверхности жидкого He4. Классический закон Архимеда имеет место, если R0 больше капиллярной длины гелия Lk ≅ 500 µm. При этом величина возвышения частицы над жидкостью h+ ~ R0. В области 30 < R0 < 500 µm сила Архимеда подавляется силой поверхностного натяжения и h+~ R03⁄Lk2. При R0 < 30 µm частица находится под поверхностью жидкости. Здесь сила Архимеда конкурирует с силой Казимира, которая отталкивает частицу от поверхности вглубь жидкости. Расстояние частицы до поверхности h- ~ Rс5⁄3⁄R02⁄3, если R0 > Rс. Здесь Rс – масштаб, набранный, в основном, из мировых постоянных, Rс ≈ (ℏc/ϱg)1⁄5 ≈ 1µm. (ℏ - постоянная Планка, c - скорость света, g – ускорение свободного падения, ϱHe – плотность гелия). Для очень маленьких частиц ( R0 < Rс) расстояние до поверхности жидкости h- не зависит от их размера h- = Rс.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 15 декабря 2017 г., ИТФ, 11:30
П.Д. Григорьев
Медленные осцилляции магнитосопротивления в высокотемпературных сверхпроводниках YBCO: их частота дает площадь карманов поверхности Ферми или величину межслоевого перескока электронов

Наблюдаемые магнитных квантовые осцилляции (МКО) в высокотемпературных сверхпроводниках YBCO (YBa2Cu3O6 +x и YBa2Cu4O8) имеют довольно необычный состав гармоник. Преобразование Фурье этих МКО содержит три близких равноудаленных пика при достаточно низких частотах ~530T и 530+-90T, что соответствует около 2% зоны Бриллюэна, причем центральный пик имеет амплитуду в ~2 раза выше, чем два пика с каждой из сторон. Общепринятое объяснение таких квантовых осцилляций предполагает перестройку исходной большой поверхности Ферми из-за флуктуирующей волны зарядовой плотности (ВЗП). Однако такое объяснение имеет ряд существенных недостатков. Например, оно предполагает также набор других близких частот МКО, которые не наблюдаются экспериментально. Кроме этого, в этой модели наблюдаемые частоты МКО должны сильно зависеть от уровня допирования, что также не наблюдается в эксперименте. Мы предлагаем альтернативную интерпретацию наблюдаемых магнитных осцилляций в YBCO, которая довольно естественным образом объясняет наблюдаемую картину без дополнительных подгоночных параметров. Эта предлагаемая модель МКО учитывает двухслойную кристаллическую структуру YBCO и включает соответствующее расщепление электронного спектра и дисперсию электронов перпендикулярно проводящим слоям. При этом основная наблюдаемая частота ~530T соответствует величине бислойного расщепления, а не малому карману поверхности Ферми (ПФ), вызванному ее перестройкой из-за ВЗП. Такие "медленные" магнитные осцилляции появляются даже без перестройки ПФ и почти не зависят от уровня допирования. Кроме того, в отличие от обычных МКО, эти "медленные" осцилляции не подавляются длинноволновой пространственной неоднородностью образца, типичной для ВТСП кристаллов и приводящей к размытию уровня Ферми вдоль образца. Поэтому они легче наблюдаются в эксперименте. Предложенная интерпретация позволяет разрешить «противоречие» данных ARPES и МКО, а также объясняет некоторые другие особенности наблюдаемых МКО в YBCO, которые довольно сложно объяснить сценарием перестройки ПФ вызванной ВЗП.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 17 ноября 2017 г., ИТФ, 11:30
P. D. Kurilovich, V. D. Kurilovich, I. S. Burmistrov, M. Goldstein
Helical edge transport in the presence of anisotropic magnetic impurity

We consider the effects of electron scattering on a quantum magnetic impurity on the current-voltage characteristics of the helical edge of a two-dimensional topological insulator. We compute the backscattering contribution to the current along the edge for a general form of the exchange interaction matrix and arbitrary value of the magnetic impurity spin. We find that the differential conductance might be a non-monotonous function of the voltage with several extrema. Effects of magnetic anisotropy for the impurity are considered.

Теоретический семинар, четверг 16 ноября 2017 г., ИФП, 11:00
М.М. Глазов (Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН)
Спиновые флуктуации электронов в полупроводниках

В последние десять лет возник интерес к изучению флуктуаций спинов электронов и электрон-дырочных комплексов в полупроводниках и полупроводниковых наносистемах. В докладе представлена теория спиновых флуктуаций электронов, локализованных в полупроводниковых квантовых точках, или связанных на донорах в объемном полупроводнике, учитывающая сверхтонкое взаимодействие спинов носителей заряда со спинами ядер основной решетки. Показано, что спектр спиновых шумов несет информацию как о функции распределения ядерных полей, так и о прыжках электронов между центрами локализации. Анализируются проявления в спектре шумов обменного взаимодействия между электронами, локализованными на соседних центрах. Результаты теории сопоставлены с данными экспериментов.

Литература: [1] M. M. Glazov and E. L. Ivchenko, Spin noise in quantum dot ensembles, Phys. Rev. B 86, 115308 (2012). [2] Д.С. Смирнов, М.М. Глазов, Е.Л. Ивченко, Влияние обменного взаимодействия на спиновые флуктуации локализованных электронов, ФТТ 54, 254 (2014). [3] M. M. Glazov, Spin noise of localized electrons: Interplay of hopping and hyperfine interaction, Phys. Rev. B 91, 195301 (2015). [4] A. V. Shumilin, E. Ya. Sherman, and M. M. Glazov, Spin dynamics of hopping electrons in quantum wires: Algebraic decay and noise, Phys. Rev. B 94, 125305 (2016). [5] Ph. Glasenapp, D. S. Smirnov, A. Greilich, J. Hackmann, M. M. Glazov, F. B. Anders, and M. Bayer, Spin noise of electrons and holes in (In,Ga)As quantum dots: Experiment and theory, Phys. Rev. B 93, 205429 (2016).

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 27 октября 2017 г., ИТФ, 11:30
П.Л. Строганов, Я.В. Фоминов
Расщепление куперовских пар в баллистических ферромагнитных СКВИДах

В работе рассматривается СКВИД, в котором в качестве джозефсоновских переходов выступают SFS структуры с полуметаллическими ферромагнетиками. Так как куперовская пара не может пройти через такой переход (рассматривается синглетная сверхпроводимость), то весь транспорт заряда происходит через расщепленных пар, когда два электрона идут по разным рукавам. Мы рассматриваем приближение одноканальных проводников и предел короткого контакта. При различных геометрических параметрах (длине рукавов и фазах, набираемых в тройниках) зависимость характеристик СКВИДа (андреевских уровней, ток-фазового соотношения и критического тока) от двух управляющих параметров (угла между намагниченностями и магнитным потоком) имеет качественно различный характер. Ток-фазовая характеристика может менять амплитуду и форму, а также менять знак (переходить в "пи-контакт") и иметь дополнительные пересечения нуля. Также зависимость критического тока от управляющих параметров может быть немонотонной. Периодичность по магнитному потоку удвоена по сравнению с обычным СКВИДом.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 20 октября 2017 г., ИТФ, 11:30
Л. Иоффе. М. Фейгельман
Микроволновые свойства сверхпроводников вблизи перехода в изолятор

Предложена основа теории коллективных мод в сильно неупорядоченных сверхпроводниках, находящихся вблизи квантового перехода в диэлектрическое состояние. Показано, что с приближением параметров сверхпроводника к квантовой критической точке, в спектре возбуждений с неизбежностью возникает ненулевая плотность низколежащих (с энергиями существенно ниже сверхпроводящей щели) состояний. При еще большем беспорядке эти подщелевые состояния оказываются делокализованными, что должно приводить к заметной диссипации в микроволновом отклике.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 6 октября 2017 г., ИТФ, 11:30
Igor Poboiko and Mikhail Feigel'man
Paraconductivity of pseudogapped superconductors

We calculate Aslamazov-Larkin paraconductity for a model of strongly disordered superconductors (dimensions d=2,3) with a large pseudogap whose magnitude strongly exceeds transition temperature Tc. We show that, within Gaussian approximation over Cooper-pair fluctuations, paraconductivity is just twice larger that the classical AL result at the same ε = (T-Tc)/Tc. Upon decreasing ε, Gaussian approximation is violated due to local fluctuations of pairing fields that become relevant at ε < ε1 « 1. Characteristic scale ε1 is much larger than the width ε2 of the thermodynamical critical region, that is determined via the Ginzburg criterion, ε2 ≈ ε1d. We argue that in the intermediate region ε2 < ε < ε1 paraconductivity follows the same AL power law, albeit with another (yet unknown) numerical prefactor. At further decrease of the temperature, all kinds of fluctuational corrections become strong at ε < ε2; in particular, conductivity occurs to be strongly inhomogenuous in real space.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 22 сентября 2017 г., ИТФ, 11:30
А.В. Лункин, К.С. Тихонов, М.В. Фейгельман
Perturbed Kitaev model: excitation spectrum and long-ranged spin correlations

Для модели Китаева на шестиугольной решётки с различными типами возмущений был разработан метод подсчёта корреляционной функции спин-спин в инфракрасном пределе. Было показано, что задача о подсчёте данной функции может быть сведена к задаче о нахождении корреляционной функции квадратичных операторов, состоящих из свободных Майорановских фермионов. При этом вклад высших порядков теории возмущений для исходной задачи может быть учтён как квадратичное возмущение для этих фермионов. В качестве приложений рассмотрены следующие возмущения: магнитное поле, DM взаимодействие через одного.

Теоретический семинар, четверг 14 сентября 2017 г., ИФП, 11:30
Sam Carr (University of Kent, England)
Interaction induced topological phases in one dimension

We consider a one-dimensional single channel quantum wire with a spin gap but gapless charge excitations. We show that the spin gap can be generated in two different ways, one of which has non-trivial topological properties. This topology manifests itself in two ways - firstly in the existence of gapless single-particle edge states, and secondly in an insensitivity of the wire to weak impurities reminiscent of the helical edge states of two dimensional topological insulators. We will demonstrate a number of ways such a phase of matter can be engineered, including spin-orbit quantum wires or two coupled helical edge states. If time permits, we will also touch on recent work concerning strong impurities in such systems.

References: [1] Kairanis and Carr, PRB 92, 035139 (2015). [2] Santos, Gutman and Carr, PRB 93, 235436 (2016). [3] Kainaris, Santos, Gutman and Carr, Forschr. Phys. 1600054 (2017). [4] Kainaris, Carr and Mirlin, coming soon.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 23 июня 2017 г., ИТФ, 11:30
Иван Протопопов
Transport in a disordered ν=2/3 fractional quantum Hall junction

Electric and thermal transport properties of a ν=2/3 fractional quantum Hall junction are analyzed. We investigate the evolution of the electric and thermal two-terminal conductances, G and G_Q, with system size L and temperature T. This is done both for the case of strong interaction between the 1 and 1/3 modes (when the low-temperature physics of the interacting segment of the device is controlled by the vicinity of the strong-disorder Kane-Fisher-Polchinski fixed point) and for relatively weak interaction, for which the disorder is irrelevant at T=0 in the renormalization-group sense. The transport properties in both cases are similar in several respects. In particular, G(L) is close to 4/3 (in units of e2/h) and G_Q to 2 (in units of πT/6ℏ) for small L, independently of the interaction strength. For large L the system is in an incoherent regime, with G given by 2/3 and GQ showing the Ohmic scaling, G_Q\sim 1/L, again for any interaction strength. The hallmark of the strong-disorder fixed point is the emergence of an intermediate range of L, in which the electric conductance shows strong mesoscopic fluctuations and the thermal conductance is G_Q=1. The analysis is extended also to a device with floating 1/3 mode, as studied in a recent experiment [A. Grivnin et al, Phys. Rev. Lett. 113, 266803 (2014)].

Реферативный семинар, пятница 16 июня 2017 г., ИТФ, 15:00
Леон Огородников
Coherent quantum phase slip

Реферативный доклад по работе http://www.nature.com/nature/journal/v484/n7394/full/nature10930.html

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 9 июня 2017 г., ИТФ, 15:00
В. В. Еналдиев (ИРЭ РАН)
Резонансное поглощение терагерцового излучения в наноперфорированном графене

Недавние измерения проводимости наноперфорированного графена интерпретируются в терминах краевых состояний, прижатых к краю каждого наноотверстия. Периметрическое квантование краевых состояний должно приводить к образованию квазиэквидистантной лестницы квазистационарных энергетических уровней. Дираковские фермионы, заполняющие эту лестницу, вращаются вокруг каждого наноотверстия, в направлении, определяемом индексом долины. В данной работе показано, что освещение этой системы циркулярно поляризованным терагерцовым излучением приводит к резонансу в поглощении в одной из долин. Величиной поглощения на резонансной частоте можно управлять при помощи затворного напряжения.

Реферативный семинар, пятница 2 июня 2017 г., ИТФ, 15:00
Даниил Антоненко
arXiv 1703.01304: Investigating anisotropic quantum Hall states with bi-metric geometry
Теоретический семинар, четверг 25 мая 2017 г., ИФП, 11:30
К.Э. Нагаев (ИРЭ, теория), В.С. Храпай (ИФТТ, эксперимент)
Влияние электрон-электронного рассеяния на проводимость многомодовых баллистических контактов и каналов

Приводятся теоретические и экспериментальные результаты по электропроводности широких баллистических контактов в двумерном электронном газе при наличии электрон-электронного рассеяния за пределами гидродинамического приближения. Обсуждаются линейная зависимость поправки к электропроводности от температуры и положительное магнетосопротивление в слабых полях. Рассматривается также противоположный случай длинного канала с гладкими стенками.

Семинар Международной лаборатории физики конденсированного состояния ВШЭ, среда 24 мая 2017 г., МЛФКС ВШЭ, 15:00
Ilya A. Gruzberg (Ohio State University)
Low-frequency conductivity of disordered wires: integrability and instantons

Generic states of non-interacting electrons in disordered wires are localized, and the DC conductivity of a wire vanishes at zero temperature. However, the AC conductivity is non-vanishing, and its general asymptotic form at low frequency was obtained by Mott who used intuitive qualitative arguments. Then this formula was rigorously derived by Berezinsky for a strictly one-dimensional (1D) disordered system. Later Hayn and John have re-derived the Mott-Berezinsky formula applying instanton techniques to localized states in the Lifshits tails (at large negative energies). We revisit the instanton approach and apply it to the statistics of wave functions and AC transport, calculating exactly the integral over gaussian fluctuations around the exact two-instanton solution. We demonstrate that quite generically the contribution of zero modes to the fluctuation determinant exactly cancels the Jacobian that appears when the collective variable are introduced. Thus, we derive the correlations between eigenfunctions at different energies beyond the leading order in small energy difference. This allows us to calculate the leading corrections to the Mott-Berezinsky law. We also extend this approach to quasi-1D wires.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 19 мая 2017 г., ИТФ, 11:30
Игорь Лукьянчук
Domains, switching and negative capacitance in nano-scale ferroelectrics

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. We consider the unconventional topological polarization textures in several nano-scale systems, in which they were either already directly observed or can be yet discovered. Polarization domains that alternate the surface charge distribution, first proposed by Landau (1935) in contents of ferromagnetism 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. Very recently we have demonstrated that the few-nanometer thick ferroelectric/paraelectric superlattices with periodic domain structures exhibit the striking feature. The effective capacitance of ferroelectric layers is negative. This effect is explained by the opposite orientation of the depolarizing field with respect to the field-induced averaged polarization. Moreover, in sub-THz region the real part of the dielectric constant becomes positive, passing through zero at frequency ~0.3-3THz, inducing the resonance effect, suitable for the design of the ultra-small low-energy THz chips. Multi-vortex and skyrmion states are formed inside ferroelectric cylindrical nano-dots and nanorods to reduce the depolarization energy. We study the stability of such states and calculate the phase diagram of the system. We 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 multivalued logic units, for neuromorphic computing.

Семинар Международной лаборатории физики конденсированного состояния ВШЭ, четверг 18 мая 2017 г., МЛФКС ВШЭ, 11:30
З.Д.Квон (Институт физики полупроводников им. А.В.Ржанова СО РАН)
Топологические изоляторы на основе HgTe

В докладе дан обзор экспериментальных исследований двумерных и трехмерных топологических изоляторов (ТИ) на основе HgTe квантовых ям и пленок. Он состоит из двух частей: первая посвящена двумерному ТИ на основе HgTe ям с инверсным спектром, а вторая трехмерному ТИ на основе напряженной пленки HgTe. В первой части особое внимание уделено описанию экспериментов, имеющих ключевое значение для детектирования краевых токовых состояний. Подробно описывается полевая транзисторная структура, позволяющая управлять положением уровня Ферми как двумерного, так и трехмерного топологического изолятора. Приводятся наиболее интересные экспериментальные результаты, полученные с ее помощью. Если говорить о свойствах двумерного ТИ, то к ним можно отнести наблюдение нелокального баллистического и диффузионного транспорта в двумерных ТИ, магнитный пробой двумерного ТИ и аномальную температурную зависимость сопротивления краевых каналов. Если же говорить о трехмерном ТИ, то это достижение рекордно высокой подвижности поверхностных двумерных дираковских фермионов и определение благодаря этому всех его основных параметров (объемной щели, концентрации дираковских фермионов на обеих его поверхностях), а также получение информации о фазе шубниковских осцилляций, свидетельствующей о жесткой связи их спина и импульса. В заключение обсуждаются перспективы новых экспериментов.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 28 апреля 2017 г., ИТФ, 11:30
П.Г. Григорьев
Анизотропия электронных транспортных и сверхпроводящих свойств в FeSe

Найдено и количественно описано общее свойство: если неоднородная сверхпроводимость в анизотропном проводнике появляется в виде изолированных сверхпроводящих островков, она уменьшает электрическое сопротивление анизотропно с максимальным эффектом вдоль оси с наименьшей проводимостью. Это свойство дает простой и очень общий инструмент для изучения неоднородной (островковой) сверхпроводимости в различных анизотропных соединениях и позволяет оценить величину и температурную зависимость объемной доли сверхпроводящей фазы. Явление наблюдается в различных высокотемпературных сверхпроводниках и в органических металлах.

C помощью описанного свойства и измерений электронной проводимости и диамагнетизма впервые показано появление неоднородной сверхпроводимости в объемном соединения FeSe при атмосферном давлении и при температуре в 5 раз выше, чем известная ранее температура сверхпроводящего перехода Tc=8К, соответствующая нулевому сопротивлению. Это открытие помогает понять многочисленные необычные сверхпроводящие свойства FeSe, такие как пятикратное повышение Tc при увеличении давления до нескольких килобар. Обсуждается возможность применения этого свойства для обнаружения пространственно неоднородной сверхпроводимости в других анизотропных соединениях, таких как купраты и органические металлы.

Теоретический семинар, четверг 27 апреля 2017 г., ИФП, 11:30
Л. Левитов (MIT)
Together we can: transport properties of electron viscous flows

Strongly interacting electrons can move in a neatly coordinated way, reminiscent of the movement of viscous fluids. In viscous electron flows interactions give rise to a collective behavior, facilitating transport and allowing conductance to exceed the fundamental Sharvin-Landauer ballistic limit Gball. This talk will describe a theory of the ballistic-to-viscous crossover in a constriction exhibiting the ballistic transport at T = 0 but governed by electron hydrodynamics at elevated temperatures. An approach based on quasi-hydrodynamic variables predicts an additive relation G = Gball + Gvis, where the viscous contribution Gvis dominates over Gball in the hydrodynamic limit. We will also discuss recent measurements of electron transport through graphene constrictions, finding that conductance below 150 K increases with increasing temperature. The measurements help to identify the conductance contribution arising due to electron viscosity and determine its temperature dependence. Besides fundamental interest, this work shows that viscous effects can facilitate high-mobility transport at elevated temperatures, a potentially useful behavior for designing graphene-based devices.

Семинар Международной лаборатории физики конденсированного состояния ВШЭ, вторник 4 апреля 2017 г., МЛФКС, 15:00
Zheng Vitto Han (Shenyang National Laboratory for Materials Science, China)
Two-dimensional artificial nano-hybrids and their quantum properties

When different materials are interfaced/jointed with each other, the resulted hybrid systems often manifest fascinating physical properties that do not exist in nature. Among the many artificial hybrids (sometimes addressed as meta-materials or hetero-structures), nano-hybrid made with low-dimensional materials and other functional materials is attracting tremendous attentions in recent years. In this talk, we will mainly go through a couple of examples of our recent progresses on the graphene/superconducting-islands, and the 2D materials/h-Boron-Nitride nano-hybrid systems. In the former, the superconducting behavior is successfully coupled to the gate-tunable feature of graphene, leading to a metal-superconducting quantum phase transition at the ground state. While in the later, ultra-flat and ultra-clean interface allow ballistic electronic transport, opening new path to realize the paradigm of electron optics. Our recent experimental progresses on MoS2/h-BN hetero-structures will also be discussed. We expect that artificial nano-hybrids and their quantum properties can be expanded into many research areas that are important for both fundamental studies and future applications.

Семинар Международной лаборатории физики конденсированного состояния ВШЭ, вторник 28 марта 2017 г., МЛФКС, 15:00
Oded Agam (Hebrew University of Jerusalem, Israel)
Instability of the Abrikosov Lattice due to Nonanalytic Core Reconstruction of Vortices in Bosonic Superfluids

The impact of the nonanalytic reconstruction of vortex cores on static vortex structures inweakly coupled superfluids is considered. It is shown that, in rotating two-dimensional systems, the Abrikosov vortex lattice is unstable to vortex core deformation: Each zero of the wave function becomes a cut of finite length. The directors characterizing the orientations of the cuts are themselves ordered in superstructures due either to surface effects or to interaction with shear deformations of the lattice (spiral structure). Similar instability may also be observable in clean superconducting films.

Семинар Международной лаборатории физики конденсированного состояния ВШЭ, вторник 21 марта 2017 г., МЛФКС, 15:00
D. Basko (CNRS, Grenoble)
Exciton-phonon scattering and radiative decay of excitons in two-dimensional semiconductors

We study exciton radiative decay in a two-dimensional material, taking into account large thermal population in the nonradiative states, from which excitons are scattered into the radiative states by acoustic phonons. We find an analytical solution of the kinetic equation for the nonequilibrium distribution function of excitons in the radiative states. Our estimates for bright excitons in transition-metal dichalcogenides indicate a strong depletion of radiative state population due to insufficient exciton-phonon scattering rate at low temperatures.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 10 февраля 2017 г., ИТФ, 11:30
И.С. Бурмистров
Энтропия запутанности и кумулянты числа частиц

Изучаются энтропия запутанности и кумулянты числа частиц для системы неупорядоченных невзаимодействующих фермионов в размерности d. Показано, как аналитически так и числено, что для слабого беспорядка энтропия запутанности и второй кумулянт пропорциональны друг другу с универсальным коэффициентом. Соответствующие выражения для них аналогичны выражениям в чистом случае, однако логарифмическая расходимость регуляризуется длиной свободного пробега, а не размером системы. Также определен скейлинг старших кумулянтов. Предсказано, что второй кумулянт числа частиц и энтропия запутанности неаналитические функции беспорядка вблизи перехода Андерсона.

Теоретический семинар, четверг 12 января 2017 г., ИФП, 11:30
Кирилл Шульга (Российский квантовый центр и МИСиС)
Индуцированная магнитным полем прозрачность квантового метаматериала, состоящего из зеркальных потоковых кубитов

В своем докладе я расскажу об обнаруженном нами эффекте, возникающем в квантовом сверхпроводящем метаматериале в пределе сильной связи. Метаматериал состоит из цепочки мета-атомов (кубитов), каждый из которых содержит два сверхпроводящих кольца, соединенных туннельным переходом. Электромагнитные свойства такого материала могут быть описаны квантовой индуктивностью каждого атома, которой можно управлять в широком частотном диапазоне при помощи изменения внешнего магнитного поля. Резкое подавление прохождения микроволнового излучения через такой метаматериал чередуется с его резонансным усилением, возникающим из-за расщепления между вырожденными потоковыми состояниями. Основное состояние системы может быть переключено в состояние суперпозиции двух потоковых состояний, приложением к образцу магнитного поля определенной величины. Будет представлено несколько квантовых моделей поведения такой системы, которые могут описать полученные экспериментальные данные.

Теоретический семинар, четверг 29 декабря 2016 г., ИФП, 11:30
В.Е. Кравцов (Abdus Salam ICTP, Trieste)
Replica approach with one step replica symmetry breaking in the problem of Anderson localization on the Bethe lattice

We formulate general criteria for localized, extended ergodic and extended non-ergodic (multifractal) phases in disordered quantum systems and apply these criteria to the problem of Anderson localization on Bethe lattice, random regular graphs and generalized Rosenzweig-Porter random matrix ensemble. We focus on the replica symmetry breaking approach to the problem and show how this approach provides a natural classification of phases and phase transitions.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 23 декабря 2016 г., ИТФ, 11:30
Н.М. Щелкачев
Взаимовлияние кулоновской блокады, ферроэлектричества и электронного транспорта в мезоскопических наноструктурах

Исследуется взаимодействие сегнетоэлектричества и квантового электронного транспорта в режиме кулоновской блокады. Поляризация сегнетоэлектрика в этом случае больше не является внешним параметром, но она должна быть самосогласованно рассчитываться совместно с кинетикой переноса заряда.

Теоретический семинар, четверг 15 декабря 2016 г., ИФП, 11:30
Павел Асеев (University of Basel)
Finite-temperature conductance of strongly interacting quantum wire with a helical nuclear spin order

We study the temperature dependence of the electrical conductance of a clean strongly interacting quantum wire in the presence of a helical nuclear spin order. The nuclear spin helix opens a temperature-dependent partial gap in the electron spectrum. Using a bosonization framework we describe the gapped electron modes by sine-Gordon-like kinks. We predict an internal resistivity caused by an Ohmic-like friction these kinks experience via interacting with gapless excitations. As a result, the conductance rises from G=e^2/h at temperatures below the critical temperature when nuclear spins are fully polarized to G=2e^2/h at higher temperatures when the order is destroyed, featuring a relatively wide plateau in the intermediate regime. The theoretical results are compared with the experimental data for GaAs quantum wires obtained recently by Scheller et al. [Phys. Rev. Lett. 112, 066801 (2014)]. (arXiv:1611.10238)

Теоретический семинар, четверг 8 декабря 2016 г., ИФП, 11:30
Ян Фёдоров (King's College London)
О подсчете числа точек равновесия в неупорядоченных системах

Я планирую обсудить кратко две работы, связанные общей идеологией о подсчете числа точек равновесия в неупорядоченных системах. В первой части, следуя работе ArXiv:1610.04831, я опишу, как такая задача решается для нерелаксационной динамики в модели типа спинового стекла на сфере большой размерности, и обсужу фазовый переход в режим экспоненциально большого числа точек равновесия. Во второй части (основанной на еще не завершенной работе с P. Le Doussal и C. Texier) я кратко обрисую подсчет числа точек равновесия для направленного полимера в случайном потенциале, где задача сводится к изучению флуктуаций показателя Ляпунова в одномерной локализации в режиме лифшицевского хвоста.

Теоретический семинар, четверг 1 декабря 2016 г., ИФП, 11:30
С.В. Зайцев-Зотов (ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, Москва)
Experimental search for one-dimensional edge states at surface steps of the topological insulator Bi2Se3

Results of detailed study of the topological insulator Bi2Se3 surface state energy structure in the vicinity of surface steps by scanning tunneling microscopy (STM) and spectroscopy (STS) methods are described. Increase of the chemical potential in the vicinity of the step edge is observed. The value of the increase is found to correlate with the step height and is caused by redistribution of electron wave functions between outer and inner edges of surface steps, as it is known for usual metals, as well as by presence of dangling bonds on the step. Smaller value of the shift and its larger characteristic length reflect specifics of the helical surface states. This increase is accompanied by enhancement of the relative value of the differential tunneling conductance, dI/dV, at the Dirac point and thereby produces an illusion of appearance of edge states. We show that the enhancement is reproduced in the framework of the tunneling model, which takes into account the dependence of the tunneling gap transparency on the voltage. References: [1] N.I. Fedotov, S.V. Zaitsev-Zotov, JETP Letters, 104, #11 (2016) (in press); arXiv:1609.08294. [2] N.I. Fedotov, S.V. Zaitsev-Zotov, arXiv:1609.08911.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 25 ноября 2016 г., ИТФ, 11:30
Oleg Tretiakov (Tohoku University, Japan)
Skyrmion Dynamics in Ferromagnets and Antiferromagnets

Manipulating small spin textures that can serve as bits of information by electric and spin currents is one of the main challenges in the field of spintronics. Ferromagnetic skyrmions recently attracted a lot of attention because they are small in size and are better than domain walls at avoiding pinning sites while moved by electric current. Nevertheless, ferromagnetic skyrmions also have certain disadvantages, such as the presence of stray fields and transverse dynamics, making them harder to employ in spintronic devices. To avoid these unwanted effects, we propose a novel topological object: the antiferromagnetic (AFM) skyrmion and explore its properties using analytical theory based on generalized Thiele equation and micromagnetic simulations. This topological texture has no stray fields and we show that its dynamics are faster compared to its ferromagnetic analogue. We obtain the range of stability and the dependence of AFM skyrmion radius on the strength of Dzyaloshinskii-Moriya interaction coming from relativistic spin-orbit effects. Moreover, we study the temperature effects on the stability and mobility of AFM skyrmions. We find that the thermal properties, e.g. such as the antiferromagnetic skyrmion radius and diffusion constant, are rather different from those for ferromagnetic skyrmions. More importantly, we show that due to unusual topology the AFM skyrmions do not have a velocity component transverse to the current (no topological Hall effect), and thus may be interesting candidates for spintronic memory and logic applications.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 14 октября 2016 г., ИТФ, 11:30
Бурмистров И.С.
Двухинстантонное приближение в задаче о кулоновской блокаде

В рамках двухинстантонного приближения в модели Амбегаокара-Эккерна-Шона вычислена вольт-амперная характеристика одноэлектронного транзистора. Найдена зависимость осцилляций кондактанса и эффективного заряда с затворным напряжением от температуры и напряжения на затворе. Показано, что уже при напряжениях малых по сравнению с зарядовой энергией имеется значительное подавление амплитуды осцилляций с затворным напряжением, а также возникает фазовый сдвиг.

Теоретический семинар, четверг 13 октября 2016 г., ИФП, 11:30
С.А. Тарасенко (ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург)
Дрожание электронов и спин-гальванический эффект в полупроводниках

Показано, что электроны проводимости в полупроводниковых структурах со спин-орбитальным взаимодействием во внешнем магнитном поле испытывают дрожание. Дрожащее движение (Zitterbewegung) возникает в отсутствие переменной силы, его природа аналогична природе Zitterbewegung свободных дираковских электронов. В докладе обсуждаются результаты первого экспериментального и теоретического исследования когерентного дрожания электронов, индуцированного оптической ориентацией ансамбля электронов в одинаковое спиновое состояние.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 30 сентября 2016 г., ИТФ, 11:30
Бурмистров И.С.
Мезоскопические флуктуации одночастичной функции Грина на переходах Андерсона с кулоновским взаимодействием

B рамках двухпетлевого приближения и метода фонового поля показано, что локальные чисто-скейлинговые операторы без производных в нелинейной сигма модели Финкельштейна могут быть построены прямым обобщением операторов известных для невзаимодействующего случая. Эти операторы описывают мезоскопические флуктуации одночастичной функции Грина и локальной плотности состояний. Также в рамках двухпетлевого приближения найдены аномальные размерности всех построенных операторов.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 23 сентября 2016 г., ИТФ, 11:30
Гордей Лесовик

В докладе будет рассказано о результатах, полученных в недавних работах: 1) Н-теорема в квантовой физике [G.B. Lesovik, A.V. Lebedev, I.A. Sadovskyy, M.V. Suslov, V.M. Vinokur, H-theorem in quantum physics, Sci. Rep. (Nature Publishing Group) 6, 32815 (2016)]. 2)Trading coherence and entropy by a quantum Maxwell demon [A. V. Lebedev, D. Oehri, G. B. Lesovik, G. Blatter (PRA 2016)]. 3) Phase Estimation Algorithms for Quantum Metrology with a Single Qubit [S. Danilin, A. Vepsalainen, A. V. Lebedev, G. B. Lesovik, G. Blatter, G. S. Paraoanu, in preparation)].

Теоретический семинар, четверг 22 сентября 2016 г., ИФП, 11:30
Moshe Goldstein (Tel-Aviv University)
Dissipation-induced topological insulators: A recipe

It has recently been realized that driven-dissipative dynamics, which usually tends to destroy subtle quantum interference and correlation effects, could actually be used as a resource. By proper engineering of the reservoirs and their couplings, one may drive a system towards a desired quantum-correlated steady state, even in the absence of internal Hamiltonian dynamics. An intriguing class of quantum phases is characterized by topology, including the quantum Hall effect and topological insulators and superconductors. Which of these noninteracting topological states can be achieved as the result of purely dissipative Lindblad-type dynamics? Recent studies have only provided partial answers to this question. In this talk, I will present a general recipe for the creation, classification, and detection of states of the integer quantum Hall and 2D topological insulator type as the outcomes of coupling a system to reservoirs, and show how the recipe can be realized with ultracold atoms and other quantum simulators. The mixed states so created can be made arbitrarily close to pure states, and the construction may be generalized to other topological phases.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 16 сентября 2016 г., ИТФ, 11:30
Yuval Gefen (Weizmann Institute of Science)
Physics at the Edge: A New Paradigm for Shot Noise

Questions on the nature of edge reconstruction and ‘where does the current flow’ in the quantum Hall effect (QHE) have been debated for years. Moreover, the recent observation of proliferation of ‘upstream’ neutral modes in the fractional QHE raised doubts about the present models of edge channels. I will focus on the hole-conjugate state \nu=2/3 , and present a new picture of edge reconstruction. For example, while the hitherto accepted model for \nu=2/3 consists of a single downstream charge channel with conductance 2/3 and an upstream neutral mode, it has been recently predicted theoretically and found experimentally that the current is carried by two separate downstream edge channels, each with conductance 1/3 accompanied by upstream neutral mode(s). We find that if the two downstream channels are not equilibrated, inter-mode equilibration (via particle exchange) is accompanied by an excitation of upstream neutral modes. In turn, the counter-propagating neutral modes, moving in close proximity to the charge modes, fragment into propagating charges, inducing thus downstream current fluctuations with zero net current – a novel mechanism for non-equilibrium noise. The latter is shot noise with quantized Fano factors, which does not involve beam partitioning.

Теоретический семинар, четверг 15 сентября 2016 г., ИФП, 11:30
Антон Андреев (University of Washington, Seattle,USA)
Spiraling energy dispersion of arc states in Weyl semimetals

Weyl semimetals are recently discovered materials in which the valence and conduction bands touch at isolated points (Weyl nodes) in the Brillouin zone. This gives rise to unusual electronic properties of these materials. In particular, Weyl semimetals host peculiar surface electron states whose Fermi lines are shaped as open arcs. I will show that static electric fields that are necessarily present near the crystal surface result in a spiraling structure of Fermi arcs. The winding angle of the spiral is controlled by the chirality of the Weyl node and the magnitude of the surface potential. I will also discuss magnetoresistance of a pn-junction in a Weyl semimetal.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 9 сентября 2016 г., ИТФ, 11:30
Dimitri M. Gangardt (University of Birmingham)
Dynamic correlations in 1D superfluids: the particle-wave duality

While phonons are routinely used to describe low-energy properties of quantum superfluids, repulsive bosons in one dimension are special: their low energy excitations allow for an alternative decription in terms of fermionic quasiparticles. In my talk I will present the quasiclassical theory of these excitations which allows calculation of the dynamical structure factor in a generic 1D Bose liquid. In this theory the main role is played by singular kink-like configurations of the bosonic field. I will demonstrate that it is the kinetics of these quasiparticles rather than hydrodynamics which provides an effective description of dynamics of 1D interacting bosons.

Теоретический семинар, четверг 9 июня 2016 г., ИФП, 11:30
Я.М. Бельтюков (ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург)
Random matrix approach to the jamming transition

Amorphous materials as diverse as foams, emulsions, colloidal suspensions and granular media can jam into a solid-like disordered state. In this state each particle has a certain equilibrium position and can vibrate around it.

In this talk, I will show that the dynamical matrix M describing harmonic oscillations in such media can be represented in the form M = AAT. The rows of the matrix A correspond to the degrees of freedom of individual granules and its columns correspond to elastic contacts between granules. This representation allows to apply the random matrix theory and estimate the vibrational density of states. The resulting vibrational density of states is approximately constant over a wide frequency range which is determined mostly by the ratio of the number of degrees of freedom and the total number of elastic contacts in the system. The results are in a good agreement with numerical experiments performed by various authors.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 3 июня 2016 г., ИТФ, 16:00
А. П. Дмитриев (ФТИ им. А. Ф. Иоффе)
Электрон в поле изгибных колебаний мембраны: квантовое время, магнето-осцилляции и разрушение когерентности

Изучено движение электрона в мембране под влиянием равновесных изгибных колебаний, коррелятор которых убывает с расстоянием по закону r^{-2\eta}. Подробно рассмотрен случай \eta<1/2, когда даже при сколь угодно слабом взаимодействии теория возмущений неприменима. Показано, что в этом случае обратное квантовое время пропорционально g^{1/(1-\eta)} T^{(2-\eta)/(2-2\eta)}, где g - константа электрон-фононного взаимодействия, а T - температура. Развитый метод приложен к вычислению плотности состояний электрона в перпендикулярном к мембране магнитном поле. Показано, в частности, что в режиме слабоуширенных беспорядком уровней Ландау они имеют гауссову форму с шириной, зависящей от магнитного поля по закону B^\eta. Кроме того, вычислено время сбоя фазы волновой функции электрона за счет его взаимодействия с изгибными фононами в случае \eta<1/2. Показано, что имеется несколько температурных интервалов, в которых время сбоя фазы выражается различными степенными функциями от константы электрон-фононного взаимодействия, температуры и энергии электрона.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 3 июня 2016 г., ИТФ, 14:30
А. В. Семенов (МГПУ)
Coherent excited states in superconductors due to a microwave field

We describe theoretically the depairing effect of a microwave field on diffusive s-wave superconductors. The ground state of the superconductor is altered qualitatively in analogy to the depairing due to a dc current. In contrast to dc-depairing the density of states acquires, for microwaves with frequency \omega_0, steps at multiples of the photon energy \Delta \pm n\hbar\omega_0 and shows an exponential-like tail in the subgap regime. We show that this ac-depairing explains the measured frequency shift of a superconducting resonator at high microwave power and low temperatures.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 3 июня 2016 г., ИТФ, 11:30
А. Штык, Г. Голдстейн, К. Шамон
Электроны на обезьяньем седле: четверная точка Лифшица

Мы рассматриваем 2D взаимодействующие электроны с дисперсией типа "обезьянье седло" (ОС), $\propto p_x^3-3p_xp_y^2$. Подобная дисперсия естественно возникает при слиянии трех обычных седел (особенностей ван Хова) в элементарной катастрофе типа эллиптической омбилики. Мы показываем, что такая дисперсия возникает в двухслойном графене в поперечном электрическом поле, причем с точки зрения топологии поверхности Ферми подобная сингулярность является четверной точкой Лифшица. Точка Лифшица этого типа обладает характерным поведением уровней Ландау $E_m\propto (Bm)^{3/2}$ и связанных осцилляций в термодинамических и транспортных свойствах, таких как осцилляции де-Гааза-ван-Альфена и Шубникова-де-Гааза, чей период утраивается при пересечении сингулярности. Мы демонстрируем, что для изолированного ОС теория, описывающая невзаимодействующие электроны, неустойчива по отношению к ренормгрупповому потоку, и в системе либо возникает сверхпроводящая неустойчивость, либо не-Ферми-жидкостное поведение. В двухслойном графене, в котором имеется два ОС около $K$ и $K^\prime$ точек, возникает конкуренция неустойчивостей, а именно ферромагнетизма, волн спиновой и зарядовой плотностей, и нематичности.

Теоретический семинар, четверг 2 июня 2016 г., ИФП, 11:30
А.В. Рожков (МФТИ; ИТПЭ РАН; ВНИИА им. Духова)
Majorana fermion from Landau quantization in 2D topological superconductors

We study the generation of Majorana fermions in a two-dimensional topological superconductor placed in a transverse magnetic field B. A topological insulator/superconductor heterostructure and a two-dimensional p-wave superconductor are discussed. It is demonstrated that in these systems a single vortex creates two Majorana fermions, one hosted at the vortex core. The wave function of the second Majorana state is localized in the superconductor volume along a circle of radius rB−1 centered at the vortex core. In the case of many vortices, the sensitivity of r to the magnetic field B may be used to control the coupling between the Majorana fermions. The latter property could be an asset for quantum computations.

Теоретический семинар, четверг 12 мая 2016 г., ИФП, 11:30
Павел Французов (Новосибирск)
Долговременные флуктуации излучения наноразмерных частиц

Одиночные наноразмерные частицы, такие как коллоидные полупроводниковые нанокристаллы, наностержни (nanorods), нанопроволоки (nanowires) демонстрируют флуктуации интенсивности флуоресценции (мерцание) на широчайшем спектре временных масштабов, от долей миллисекунд до часов. В докладе будут обсуждаться существующие теоретические механизмы и модели мерцания наночастиц, включая модель Эфроса/Розена [Al.L. Efros & M. Rosen, Phys. Rev. Lett. 78, 1110 (1997)] и Multiple recombination center model [P.A. Frantsuzov, S. Volkan-Kacso & B. Janko, Phys. Rev. Lett. 103, 207402 (2009)].

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 22 апреля 2016 г., ИТФ, 15:00
Д. М. Баско (CNRS, Grenoble)
О роли эффекта Ландау-Зинера в работе квантового турникета

Квантовый турникет представляет собой наноэлектронное устройство, контролируемым образом переносящее электроны по одному между двумя сверхпроводящими электродами путём подачи переменного напряжения на металлическую наночастицу, расположенную между двумя электродами. Оказывается, что когерентная связь между электронными состояниями в наночастице и квазичастичными состояниями в сверхпроводниках накладывает фундаментальные ограничения на работу устройства.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 22 апреля 2016 г., ИТФ, 11:30
Teun Klapwijk (TU Delft)
Josephson-effect in 3DTI and 2DTI based on HgCdTe heterostructures

I will report on experimental results obtained at Molenkamp’s group in Würzburg on ‘missing odd’ Shapiro steps and on emission of Josephson radiation. It is known that as a consequence of the Josephson equations, a strong relation exists between the voltage V measured across a Josephson junction and the characteristic frequency fJ =2eV/h of the current flowing in it. By applying microwave radiation steps occur at integer values of the voltage. Alternatively, ’listening’ to the rf signal radiated by the circulating supercurrent is a passive way of probing its properties. The data provide compelling evidence for the presence of a substantial 4\pi Josephson-current as would be expected from zero-enegry states. The results are available on the arxiv at: arXiv:1603.09611, arXiv:1601.08055, arXiv:1503.05591

Work done by: J.Wiedenmann, E.Bocquillon, R. Deacon, T.M.Klapwijk and various co-authors.
The research is supported by a 2014 Alexander von Humboldt prize.

Теоретический семинар, четверг 21 апреля 2016 г., ИФП, 11:30
Д. Баско (LPMMC, CNRS, Grenoble, France)
Процессы переворота спина и радиационное затухание тёмных экситонов в дихалкогенидах переходных металлов

Двумерные монослои соединений MoS2, MoSe2, WS2, WSe2 являются прямощелевыми полупроводниками с оптической (экситонной) щелью в видимом диапазоне. Щель находится в двух электронных долинах, связанных симметрией обращения времени. Из-за сильного спин-орбитального взаимодействия зоны расщеплены по спину. Знаки расщепления в разных долинах противоположны. Из 16 возможных экситонных состояний с разными комбинациями спиновых и долинных индексов электрона и дырки, только 4 могут аннигилировать без переворота спина и/или долины. Остальные состояния называются тёмными. В данной работе рассматриваются тёмные экситоны, распад которых разрешён по долине, но запрещён по спину.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 15 апреля 2016 г., ИТФ, 15:00
М. В. Фейгельман
Quantum tunneling vs. thermal effects in experiments on adiabatic quantum computing

Реферативный доклад по работе D. M. Silevitch, T. F. Rosenbaum and G. Aeppli, Eur. Phys. J. Special Topics 224, 25 (2015)

Traditional simulated annealing uses thermal fluctuations for convergence in optimization problems. Quantum tunneling provides a different mechanism for moving between states, with the potential for reduced time scales and different outcomes. Thermal and quan- tum annealing are compared in two concentration regimes of a model disordered magnet, where the effects of quantum mechanics can be tuned both by varying an applied magnetic field and by controlling the strength of thermal coupling between the magnet and an external heat bath. The results indicate that quantum annealing hastens convergence to the final state, and that the quantum character of the final state can be engineered thermodynamically.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 15 апреля 2016 г., ИТФ, 11:30
Суслов М.В.
Доклад по кандидатской диссертации (рук. Лесовик Г.Б.)

Полная статистика переноса квантовых частиц, квантовая метрология и создание запутанных состояний" В диссертации с помощью формализма первичного квантования автором получены новые выражения для характеристической функции полной статистики переноса, учитывающие энергетическую зависимость, зависимость от времени, а также обменные эффекты, обусловленные конечным перекрытием волновых пакетов. В случае рассеяния двух фермионов получена суббиноминальная статистика для незапутанных входящих состояний, в то время как запутанные состояния могут порождать супербиноминальный шум. Описан случай с постоянным напряжением, где учитывается зависимость рассеяния от энергии и конечных времен измерения. Предложена схема, содержащая условные измерения, в которой несколько кубитов служат детектором в задаче о полной статистике переноса. Сформулирована и решена задача счета в терминах проблемы различимости квантовых состояний при однократном измерении, дающая конструктивную схему прибора для квантового алгоритма счета. Исследованы различные возможности приборной реализации этого алгоритма. Рассмотрены возможности создания запутанных состояний путем частичного определения числа прошедших частиц. Предложен новый способ измерения напряжения при помощи одного или нескольких зарядовых кубитов.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 15 апреля 2016 г., ИТФ, 11:30
Лесовик Г.Б.
Комментарии о развитии тематики диссертации.
Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 8 апреля 2016 г., ИТФ, 15:00
K. S. Tikhonov
What is the computational value of finite range tunneling?

Реферативный доклад по работе V. S. Denchev et al (Google Inc.), arxiv.org/1512.02206

Quantum annealing (QA) has been proposed as a quantum enhanced optimization heuristic exploiting tunneling. Here, we demonstrate how finite range tunneling can provide considerable computational advantage. For a crafted problem designed to have tall and narrow energy barriers separating local minima, the D-Wave 2X quantum annealer achieves significant runtime advantages relative to Simulated Annealing (SA). For instances with 945 variables, this results in a time-to-99%-success-probability that is ∼108 times faster than SA running on a single processor core. We also compared physical QA with Quantum Monte Carlo (QMC), an algorithm that emulates quantum tunneling on classical processors. We observe a substantial constant overhead against physical QA: D-Wave 2X again runs up to ∼108 times faster than an optimized implementation of QMC on a single core. We note that there exist heuristic classical algorithms that can solve most instances of Chimera structured problems in a timescale comparable to the D-Wave 2X. However, we believe that such solvers will become ineffective for the next generation of annealers currently being designed. To investigate whether finite range tunneling will also confer an advantage for problems of practical interest, we conduct numerical studies on binary optimization problems that cannot yet be represented on quantum hardware. For random instances of the number partitioning problem, we find numerically that QMC, as well as other algorithms designed to simulate QA, scale better than SA. We discuss the implications of these findings for the design of next generation quantum annealers.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 8 апреля 2016 г., ИТФ, 11:30
Dmitry Bagrets (Institute for Theoretical Physics, University of Cologne, Germany)
Low-energy field theory of disordered Weyl metals.

In my talk I discuss the transport properties of disordered Weyl semimetals. In these systems, mechanisms of topological origin lead to the protection against Anderson localization, and at the same time to different types of transverse electromagnetic response -- the anomalous Hall effect (AQHE), and chiral magnetic effect (CME). I will demonstrate how an interplay of symmetry breaking and the chiral anomaly leads to the low-energy field theory containing two types of topological terms --- the Pruisken term describing AQHE and a variant of the non-Abelian Chern-Simons term responsible for CME. I will then discuss the signatures of CME in the magnetoconductance and shot noise assuming a quasi-one-dimensional geometry with a disordered Weyl semimetal nanowire being placed in the contact with two normal leads. An application of the magnetic field B along the nanowire creates the chiral 1d channels propagating parallel to B. They survive disorder averaging and the amount of them equals to the number of flux quanta piercing the nanowire. As the result, the magnetoconductance shows the crossover from quadratic to linear in B behavior while the Fano factor F is exponentially suppressed at high B as compared to F=1/3 at low B.
References: Dmitry Bagrets and Alexander Altland, PRL 114, 257201 (2015); PRB 93, 075113 (2016)

Шмидтовский семинар по сверхпроводимости, четверг 7 апреля 2016 г., МИСиС, аудитория Б-636 (главный корпус),, 15:00
Nikolaos Lazaridis (Crete University, Greece)
Quantum coherence in a qubit chain induced by self-induced transparent electromagnetic pulses

Superconducting quantum bits (qubits) are at the heart of quantum information processing schemes since they satisfy the requirements for being the building blocks of viable quantum computers. Here it is shown that quantum coherence, in the form of population inversion pulses, is induced by self-induced transparent pulses propagating in a quantum metamaterial comprising superconducting charge qubits. The experimental confirmation of that effect may open a new pathway to potentially powerful quantum computing.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 25 марта 2016 г., ИТФ, 15:00
Lara Faoro (U Paris 6 & 7)
Out-of-time-order correlators in solid state physics

Out-of-time-order correlators introduced recently in the context of quantum gravity describe the delocalization of information in quantum systems. In classical chaotic systems, these correlators are known to grow exponentially with the Lyupanov exponent. I discuss the behavior of these correlators in canonical examples of solid state quantum chaotic systems: disordered electrons with and without phonon interaction.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 11 марта 2016 г., ИТФ, 15:00
D. Shapiro, A. Shnirman and A. Mirlin
Current-phase relation and h/e-periodic critical current of a chiral Josephson contact between 1D Majorana modes

We explore a long Josephson contact transporting Cooper pairs between 1D charge-neutral chiral Majorana modes in the leads via charged Dirac chiral modes in the normal region. We investigate the regimes of transparent and tunnel junctions implemented in 3D topological insulator/superconductor/magnet hybrid structures. The setup acts as a SQUID controlled by the magnetic flux enclosed by the chiral loop of the normal region. This chirality leads to the fractional h/e-periodic pattern of critical current. The current-phase relation can have sawtooth-like shape with spikes at unusual even phases of 2\pi n.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 4 марта 2016 г., ИТФ, 15:00
Alessandro Silva (SISSA, Trieste)
Dynamical phase transitions and statistics of excitations

Dynamical phase transitions can occur in isolated quantum systems that are brought out of equilibrium by either a sudden or a gradual change of their parameters. Theoretical examples rage from the behaviour of the O(N) model in the large N limit as well as spin-model with long range interactions, both showing dynamical criticality in their prethermal steady-states. In this talk I will start by discussing the characterization of such dynamical phase transitions based on the statistics of produced excitations. I will focus both on the role of fluctuations as well as on the difference between sudden and gradual changes of the parameters. Finally, I will discuss a second type type of dynamical criticality discussed in the literature, related to the emergence of zeroes in the Loschmidt amplitude, and show that this phenomenon is much less generic and robust than standard dynamical criticality.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 4 марта 2016 г., ИТФ, 11:30
В.Ю. Качоровский (ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН), И.В. Горный, А.Д. Мирлин
Аномальные упругие свойства двумерных неупорядоченных кристаллов: применение к графену

Графен представляет собой знаменитый пример двумерной кристаллической мембраны. Тепловые флуктуации мембраны стремятся разрушить дальний порядок в системе. Конкурирующим эффектом, благодаря которому мембрана остается термодинамически стабильной, является сильное ангармоническое взаимодействие между изгибными и продольными колебательными модами. Ангармонические эффекты демонстрируют критическое поведение на масштабах больших, чем длина Гинзбурга. В частности, изгибная жесткость чистой изолированной мембраны возрастает степенным образом по мере увеличения размера системы: $\varkappa \propto L^{\eta}.$ В работе изучается влияние беспорядка на критическое поведение мембраны. Показано, что случайные флуктуации кривизны мембраны, вызванные статическим беспорядком, радикально меняют характер скейлинга изгибной жесткости. Выведены уравнения ренормгруппы (РГ), описывающие изменение $\varkappa$ и эффективной силы беспорядка $b$ по мере увеличения размера системы. Показано, что обе величины немонотонно зависят от $L.$ Анализ уравнений РГ позволяет построить критическую кривую $b(\varkappa),$ разделяющую плоскую и «скомканную» (crumpled) фазы мембраны. Геометрия мембраны в окрестности критической кривой характеризуется (в определенном интервале масштабов) фрактальной размерностью. Также подробно изучено поведение $\varkappa$ и $b$ в плоской фазе. Показано, что глубоко в плоской фазе беспорядок убывает степенным образом на масштабах больших, чем длина Гинзбурга, которая, таким образом, задает характерный масштаб рипплов (ripples) – статических изгибных деформаций, экспериментально наблюдаемых в изолированном графене. В пределе $L \to \infty $ рипплы характеризуются аномальной экспонентой $2\eta$ по контрасту с динамическими флуктуациями, которые спадают степенным образом с показателем $\eta$. Если начальный беспорядок достаточно велик, то существует промежуточный интервал масштабов, где рипплы убывают существенно медленнее, с показателем $\eta/4.$. Результаты расчетов сравниваются с имеющимися экспериментальными измерения параметров рипплов в графене. В работе также изучается поведение мембраны под действием внешнего натяжения. Показано, что линейный закон Гука нарушается, а именно растяжение листа графена оказывается нелинейной функцией приложенного малого натяжения: $\Delta L \propto \sigma^{\eta/(2-\eta)}$ и $\Delta L \propto \sigma^{\eta/(8-\eta)},$ соответственно, для чистой и разупорядоченной мембраны.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 26 февраля 2016 г., ИТФ, 11:30
Я.В. Фоминов, М.А. Скворцов
Подщелевые состояния в неупорядоченных сверхпроводниках с сильными магнитными примесями

Исследована плотность состояний в диффузных сверхпроводниках с магнитными примесями, подчиняющимися статистике Пуассона. Таким образом могут быть описаны примеси произвольной «силы», а известный случай борновских магнитных примесей с гауссовой статистикой является предельным случаем нашего рассмотрения. Теория среднего поля предсказывает нетривиальную структуру плотности состояний, содержащую континуум квазичастичных состояний, а также (в некотором диапазоне параметров) примесную зону. В приближении среднего поля все края спектра являются жесткими и обозначают четкие границы между областями конечной и нулевой плотности состояний. Рассматривая инстантоны в технике репличной сигма-модели, мы вычисляем среднюю плотность состояний за рамками среднеполевого приближения. Таким образом, мы находим подщелевые состояния («хвосты»), которые размывают края спектра за счет флуктуаций потенциального (обычные примеси) и непотенциального (магнитные примеси) беспорядка. Неоднородность концентрации магнитных примесей приводит к появлению подщелевых состояний за счет двух механизмов: флуктуации пара-разрушающего параметра (магнитный аналог мезоскопических флуктуаций) и флуктуации параметра порядка (определяемого самосогласованно). В предельных случаях воспроизводятся ранее полученные результаты для подщелевой плотности состояний в грязных сверхпроводниках с магнитными примесями.

Теоретический семинар, четверг 4 февраля 2016 г., ИФП, 11:30
С.А. Бразовский
Electronic phase transitions induced by electric or optical impacts

Controlled transformations of electronic states or even of whole phases are achievable today by impacts of very strong electric fields and/or the ultrafast optical pumping. The experimental success is coming from ferroelectrically and ionically enhanced field effect in high-Tc superconductors, induced metallization in oxides of transition metals and in organic materials, field-effect superconductivity in MBE monolayers. The techniques of the femto-second optical pumping span from the purely optical setups to the newer time-resolved photoemission spectroscopy and to the latest time-sliced diffraction. The tested electronic phases include: superconductivity, charge density waves, charge ordering, ferroelectricity, magnetic phases, Peierls and Mott insulators. A super goal is to attend “hidden” states which are inaccessible and even unknown under equilibrium conditions. Such a bistable switching has been achieved in a “polaronic Wigner-crystalline Mott insulator” 1T-TaS2. After the experimental review, some time will be devoted to a phenomenological theory (collaboration with N. Kirova). Thus, the modeling of the quasi-condensate of excitons interacting with the order parameter recovers the dynamical realization of the “excitonic insulator” state and spacio-temporal patterns with self-focusing, domains segregation, and local dynamical phase transitions.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 29 января 2016 г., ИТФ, 11:30
Serguei Brazovskii (LPTMS, CNRS & University Paris-Sud & NUST MISiS)
Collective conductivity, criticality and reconstruction in systems with an infinite permittivity

This talk will be devoted to conducting systems with unhindered polar deformations: ferroelectric semiconductors near the critical temperature and charge density waves (CDW) subjected to pinning and junctions constraint. For ferroelectrics, epitomized by Mott insulators in organic stack materials, we shall find access to the critical dynamics, to the creep of domain walls, and to the polarization dumping by solitons. For CDWs, we shall model the reconstruction of their current carrying states in junctions channels via dynamical and static vortex structures. For completeness, we shall recall also old stories of frequency and temperature dependence of the permittivity of CDWs under pinning and Coulomb interactions.
The presented results are based on collaborations with P. Monceau and F. Nad in experiment and with N. Kirova and A. Larkin in theory.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 22 января 2016 г., ИТФ, 11:30
Ю.Н. Овчинников, I.M. Sigal
Неустойчивость треугольной решетки Абрикосова при значениях параметра порядка Гинзбурга-Ландау каппа, близких к единице.

В работе исследуется мягкая поперечная мода бесщелевых возбуждений, связанная с деформацией треугольной решетки Абрикосова с одним квантом потока в элементарной ячейке при произвольном значении параметра Гинзбурга-Ландау каппа. Показано. что в узкой области значений каппа, близких к единице, решетка Абрикосова с углом Ф=\pi/3 между векторами элементарной ячейки неустойчива. Спектр возбуждений рассматриваемой моды при малых значениях импульса к (в k^2 приближении) изотропен при к, лежащем в плоскости, перпендикулярной магнитному полю. Найден интервал неустойчивости по величине каппа.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 25 декабря 2015 г., ИТФ, 13:00
Павел Иоселевич
Расщепление куперовских пар в ферромагнитных сквидах

We study Josephson junctions between superconductors connected by two parallel ferromagnetic arms. For fully polarised ferromagnets, supercurrent through such a SQUID only flows via Cooper pair splitting between the differently polarised arms. The average current is suppressed, but mesoscopic fluctuations lead to a significant typical current. We calculate this current for the SFS SQUID, as well as for a SQUID with metallic arms with magnetic impurities. The latter shows an h/e periodicity in flux. The current in both systems is of fluctuational origin and is stronger for materials with low conductivity and a low superconducting gap.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 18 декабря 2015 г., ИТФ, 11:30
П. М. Островский
Аномальный эффект Холла в слабо неупорядоченных ферромагнетиках

Anomalous Hall effect arises in systems with both spin-orbit coupling and magnetization. Generally, there are three mechanisms contributing to anomalous Hall conductivity: intrinsic, side jump, and skew scattering. The standard diagrammatic approach to the anomalous Hall effect is limited to computation of ladder diagrams. We demonstrate that this approach is insufficient. An important additional contribution comes from diagrams with a single pair of intersecting disorder lines. This contribution constitutes an inherent part of skew scattering on pairs of closely located defects and essentially modifies previously obtained results for anomalous Hall conductivity. We argue that this statement is general and applies to all models of anomalous Hall effect. We illustrate it by an explicit calculation for two-dimensional massive Dirac fermions with weak disorder. In this case, inclusion of the diagrams with crossed impurity lines reverses the sign of the skew scattering term and strongly suppresses the total Hall conductivity at high electron concentrations. The same mechanism for ordiary electrons with spin-orbit coupling (Bychkov-Rashba model) produces an opposite effect increasing the Hall conductivity. In the conduction band, skew scattering with crossed impurity lines is the only source of the anomalous Hall effect.

Шмидтовский семинар по сверхпроводимости, четверг 17 декабря 2015 г., МИСиС, аудитория Б-636 (главный корпус),, 15:00
Аркадий Фёдоров (Университет Квинслэнда, Австралия)
Исследование контекстуальности со сверхпроводящими квантовыми цепочками

Контекстуальность является одним из фундаментальных свойств, отличающих квантовую механику от классической теории. Предполагалось, что именно благодаря этому "волшебному" параметру происходит экспоненциальное ускорение в квантовых компьютерах. Мы предоставим первые экспериментальные доказательства этого ресурса для трехуровневой квантовой системы, построенной на сверхпроводящих контурах - одной из основных схем для квантовых вычислений. Связав дисперсионные сдвиги сверхпроводящего кутрита с СВЧ-резонатором, мы получили сильные проекционные измерения с двойными результатами. В сочетании с высокой контрастностью считывания, осуществляемой благодаря параметрическому усилителю, это позволяет нам объединить оба измерения и совместить обходы циклов, которые присутствовали в предыдущих экспериментальных испытаниях.

Теоретический семинар, четверг 10 декабря 2015 г., ИФП, 11:30
С.А. Бразовский
Recent identifications of microscopic solitons in quasi 1D electronic systems and generalisations to higher dimensions

We review a progress in experiments and theory, elucidating the role of microscopic solitons in quasi-1D electronic systems with a symmetry breaking. The new interest rises from studies of the «electronic ferroelectricity» in organic conductors, and from nano-scale tunneling experiments in Charge Density Wave (CDW) materials. Individual solitons have been visually captured in recent STM experiments. On this basis we extrapolate to a picture of combined topological excitations in general strongly correlated systems: from doped antiferromagnets to strong coupling and spin-polarized superconductors. At more macroscopic scales, we recover the electronic vortices generated in mesa-junctions, and domain walls evolving in femtosecond pump-probe experiments.

Семинар «Когерентные явления и самоорганизация в метаматериалах», среда 9 декабря 2015 г., МИСиС, 11:00
Г. П. Циронис (НИТУ "МИСиС"; Университет Крита, Греция)
Когерентные явления и самоорганизация в метаматериалах

В среду 9 декабря 2015 года в аудитории Г - 410 НИТУ МИСиС (Ленинский пр. 6, здание Горного института, станция метро «Октябрьская» (кольцевая)) состоится семинар «Когерентные явления и самоорганизация в метаматериалах».

Программа семинара:

11:00 «Chimeras in SQUID metamaterials» Г. П. Циронис (НИТУ "МИСиС"; Университет Крита, Греция)

11:45 «Control of power in parity-time symmetric lattices» Г. П. Циронис (НИТУ "МИСиС"; Университет Крита, Греция)

12:30 «Qubit lattice coherence induced by electromagnetic pulses in superconducting metamaterials» З. Ивич (Институт ядерных наук «Винча», Сербия)

13:15 «Imaging coherent response of a superconducting metasurface» А. С. Аверкин (НИТУ "МИСиС")

Приглашаются все желающие, особенно – молодые ученые, интересующиеся новыми событиями и горизонтами в области микро- и нано-технологий сверхпроводников.

Проход в здание НИТУ "МИСиС" для участников семинара, не являющихся студентами, аспирантами или сотрудниками НИТУ МИСиС, осуществляется по паспорту при условии предварительной регистрации на сайте http://smm.misis.ru/event/coherent-and-self-organization-phenomena-in-metamaterials/.

Контактное лицо: Андрей Малишевский, тел. +7 916 135 03 25, vabanque@mail.ru

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 4 декабря 2015 г., ИТФ, 11:30
Serguei Brazovskii (LPTMS, CNRS & University Paris-Sud & NUST MISiS)
Dynamical phase transitions in electronic systems induced by ultra-fast optical pumping.

I shall report on several studies of phase transformations in cooperative electronic systems achieved by means of a femto-second optical pumping. 1. Experiments on charge density waves recovered coherent unharmonic undulations of the order parameter, critical slowing down of the collective mode, and evolution of the particle-hole gap. The numerical modeling reproduced the dynamical phase transition, and the waves emitted by “earthquakes” from in depth annihilation events of topological defects.*) 2. The bistable switching to a “hidden” state has been achieved in a “polaronic Wigner-crystalline Mott insulator” 1T-TaS2. The theory focuses upon evolution of electrons and holes as mobile charge carriers, and the crystallized electrons modifiable by intrinsic defects.*) 3. The special case of resonance optical pumping to excitons is realized in systems with a neutral-ionic ferroelectric transition. The modeling of the quantum-coherent quasi-condensate of excitons interacting with the order parameter recovers the dynamical realization of the “excitonic insulator” state and spacio-temporal patterns with self-focusing, domains segregation, and local dynamical phase transitions.**) ----------------------------------------------------------------------------------------------- *)After collaboration with D. Mihailovic group at the Jozef Stefan Institute, Ljubljana, Slovenia. **) After collaboration with N. Kirova, LPS, University Paris-Sud, Orsay, France.

Шмидтовский семинар по сверхпроводимости, четверг 26 ноября 2015 г., МИСиС, аудитория Б-636 (главный корпус),, 15:00
Prof. Yukio Tanaka (Nagoya University, Japan)
Odd-frequency pairing and Andreev bound states

Superconductivity is a phenomenon where the macroscopic quantum coherence appears due to the pairing of electrons. The symmetry properties of the pairing, i.e., the parity and spin-singlet/spin-triplet, determine the physical properties of the superconducting state. Odd-frequency pairing originally discussed by Berezinskii as a bulk state. Although the bulk odd-frequency superconductor has not discovered experimentally, the importance of odd-frequency pairing amplitude has been recognized in ferromagnet / superconductor junctions and non-uniform systems. We have clarified that odd-frequency pair amplitude arises in the spatially non-uniform situation quite ubiquitously where bulk superconductor has a conventional even-frequency symmetry. Especially, it has been revealed that when the Andreev bound state (ABS) appears at the surface/interface of the sample, odd-frequency pairing is enhanced. It has been revealed that there are many exotic properties relevant to odd-frequency pairing like anomalous proximity effect in spin-triplet superconductor junctions. This anomalous proximity effect becomes prominent if we consider disordered normal (N) nano wire attached to a topologically nontrivial superconducting (S) one. The transport properties in superconducting nano-wire junctions show universal behaviors irrespective of the degree of disorder: the quantized zero-bias differential conductance at in NS junctions. The odd-frequency pairs exist wherever the Majorana fermions stay. We further discuss a strong relationship between Majorana fermions and odd-frequency Cooper pairs in several topological superconducting systems.

Теоретический семинар, четверг 26 ноября 2015 г., ИФП, 11:30
А.В. Самохвалов (ИФМ РАН, Нижний Новгород)
Электродинамика слоистых гибридных структур сверхпроводник/ферромагнетик/сверхпроводник в окрестности 0-π перехода

Гибридные структуры сверхпроводник/ферромагнетик/сверхпроводник (SFS) с эффектом близости являются удобным объектом для изучения фазовых переходов, вызванных взаимодействием двух конкурирующих параметров порядка: сверхпроводящего и ферромагнитного. Необычное поведение слоистых SF структур, как правило, связано с интересным явлением π-сверхпроводимости при котором в гибридной структуре формируется равновесное состояние с нетривиальной разностью фаз π между соседними сверхпроводниками. Эффект близости на SF границах приводит к частичному или полному подавлению сверхпроводимости в S слоях, а величина эффекта зависит от структуры парной волновой функции, т.е. от типа состояния (0 или π), которое устанавливается в SFS структуре. В докладе обсуждаются причины резкого увеличения эффективной глубины проникновения магнитного поля λ(T) при понижении температуры T, которое наблюдалось в диффузных SFS структурах Nb/PdNi/Nb с тонкими (порядка сверхпроводящей длины когерентности) S слоями [1]. Предложена модель, объясняющая подобную аномалию проявлением фазового перехода между 0 и π сверхпроводящими состояниями SFS структуры. Основываясь на микроскопических уравнениях Узаделя, получено разложение Гинзбурга—Ландау, коэффициенты которого зависят от распределения парной волновой функции в ферромагнетике и различны для 0 и π состояний SFS структуры. Выполнены расчеты свободной энергии 0 и π состояний, температуры 0−π перехода, и приведена фазовая диаграмма SFS структуры на плоскости параметров (температура — толщина F слоя). Переход между 0 и π состояниями при изменении температуры происходит по типу фазового перехода первого рода, сопровождается скачкообразным изменением амплитуды волновой функции в S слоях и, как следствие, резким изменением экранирующих свойств SFS структуры. Приведен обобщенный функционал Гинзбурга—Ландау, справедливый для произвольной разности фаз сверхпроводящих параметров порядка S слоев, и выполнены расчеты ток-фазовой зависимости SFS джозефсоновского перехода с тонкими сверхпроводящими электродами в окрестности перехода между 0 и π состояниями [2]. Литература: [1] N. Pompeo et al., Phys. Rev. B 90, 064510 (2014). [2] A. V. Samokhvalov and A. I. Buzdin, Phys. Rev. B 92, 054511 (2015).

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 13 ноября 2015 г., ИТФ, 11:30
И.С. Бурмистров
Сопротивление зарядовой релаксации в режиме сотуннелирования много канальной кулоновской блокады: нарушение соотношения Корринги-Шибы

В работе исследуется адмиттанс маленького металлического островка, соединенного ёмкостным образом с затвором и многоканальным туннельным контактом с резервуаром. Наличие переменного напряжения на затворе приводит к появлению переменного тока через туннельный контакт. Рассматривается режим неупругого сотуннелирования, в котором диссипация энергии определяется рождением электрон-дырочных пар на островке. Показано, что при конечной температуре в пределе низких частот диссипация омическая, а при нулевой температуре супер-омическая. Получено, что 1) сопротивление зарядовой релаксации имеет сильную температурную зависимость и 2) мнимая и действительные части адмиттанса не удовлетворяют соотношению Корринги-Шиба. При нуле температур сопротивление зарядовой релаксации обращается в нуль в согласии с нуль-температурным анализом работ [M. Filippone and C. Mora, Phys. Rev. B86, 125311 (2012) and P. Dutt, T. L. Schmidt, C. Mora, and K. Le Hur, Phys. Rev. B 87, 155134 (2013)].

Теоретический семинар, четверг 12 ноября 2015 г., ИФП, 11:30
Georg Schwiete (SPICE and Johannes Gutenberg Universität Mainz, Germany)
Thermal transport in the disordered electron liquid

In this talk, I will present a theoretical study of thermal transport in the disordered two-dimensional electron liquid. At temperatures smaller than the impurity scattering rate, in the diffusive regime, thermal conductivity acquires non-analytic quantum corrections. Our approach to this problem is based on an analysis of the heat density-heat density correlation function. To this end, Luttinger’s gravitational potentials are introduced in the action as sources that couple to the heat density. In a two-stage procedure, a renormalization group calculation based on the Keldysh non-linear sigma model in the presence of Luttinger’s gravitational potentials is supplemented with a perturbative study of scattering processes induced by the Coulomb interaction in the sub-temperature energy range. These scattering processes are at the origin of logarithmic corrections violating the Wiedemann-Franz law. As an application, I intend to discuss thermal transport on the metallic side of the metal-insulator transition in Si MOSFETs. References: G. Schwiete and A.M. Finkel’stein, PRB 90, 060201 (2014); PRB 90, 155441 (2014); arXiv:1509.02519; arXiv:1510.06529.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 6 ноября 2015 г., ИТФ, 15:00
М. В. Фейгельман
Level repulsion exponent β for Many-Body Localization Transitions and for Anderson Localization Transitions via Dyson Brownian Motion

Реферативный доклад по работе Cecile Monthus, arxiv:1510.08322.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 6 ноября 2015 г., ИТФ, 11:30
Константин Тихонов
Численное исследование статистики уровней и волновых функций на случайных регулярных графах с беспорядком

Интерес к задаче об одночастичной локализации на случайном регулярном графе (RRG) в последнее время возрос в связи с проблемой многочастичной локализации (MBL). Качественно, MBL можно понимать как Андерсоновскую локализацию в пространстве Слэтеровских детерминантов, которые играют роль узлов в неопорядоченной прыжковой модели. Так как структура Фоковского пространства иерархична, соответствующая решетка напоминает случайный регулярный граф. В этой работе мы изучаем Андерсоновский переход в ансамбле RRG с беспорядком с помощью точной численной диагонализации. Мы показываем, что полученная картина перехода на RRG совместима с существующей теорией, с условием правильной интерпретации полученных результатов и учета эффектов конечности размера графа. Наш анализ снимает противоречие между имеющимися теоретическими результатами и численными исследованиями других авторов.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 23 октября 2015 г., ИТФ, 11:30
Павел Вигман
Геометрический транспорт в квантовом эффекте Холла

Хорошо известно что проводимость Холла квантуется с высокой точностью. Существуют ли другие транспортные коэффициенты, квантующиеся с такой же точностью? Оказывается, что таких коэффициентов как минимум два. Они связаны с транспортом, вызванным изменением геометрической формы электронной жидкости.

По работе: S. Klevtsov, P. Wiegmann: Phys. Rev. Lett. 115: 086801 (2015)

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 16 октября 2015 г., ИТФ, 15:00
Сергей Миронов (МФТИ)
Джозефсоновский транспорт через нанопроволоки: многоканальная интерференция и магнитные осцилляции

В работе теоретически показано, что критический ток джозефсоновского контакта, содержащего нанопроволоку с двумя проводящими каналами, испытывает многопериодические магнитные осцилляции. Многопериодичность возникает из-за квантовомеханической интерференции между каналами, на которую существенное влияние оказывают сильные спин-орбитальное и зеемановское взаимодействия. Рассмотренная минимальная двухканальная модель позволяет объяснить сложные интерференционные явления, обнаруженные в экспериментах по измерению джозефсоновского транспорта через нанопроволоки висмута.

Коллоквиум Междисциплинарного центра фундаментальных исследований МФТИ, среда 14 октября 2015 г., МФТИ, 113ГК, 17:05
Сергей Миронов
Пространственно неоднородные состояния в гибридных системах сверхпроводник-ферромагнетик

Хорошо известно, что сверхпроводимость и магнетизм - антагонистические явления, которые не могут одновременно реализовываться в одном материале. Однако, их сосуществование становится возможным в многослойных гибридных системах, в которых сверхпроводящие и ферромагнитные области пространственно разделены. Основная особенность таких систем - возникновение неоднородных сверхпроводящих состояний с экзотическими магнитными и транспортными свойствами, которые могут быть положены в основу нового класса устройств вычислительной микроэлектроники. Семинар будет посвящен обзору основных свойств таких неоднородных состояний и принципов работы устройств на их основе.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 9 октября 2015 г., ИТФ, 11:30
В.В. Сивак, А.С. Иоселевич
“Ползучая” проводимость, релаксация и флуктуации в системе подвижных металлических гранул

Мы рассматриваем нестационарную систему проводников, сопротивления между которыми испытывают сильные флуктуации во времени. Транспорт между парой соседних проводников определяется теми моментами, когда соответствующее сопротивление аномально мало (проводники “касаются друг друга”). В такие моменты возникает “пробой” и заряд легко перетекает между парой соприкоснувшихся проводников. Процесс переноса заряда за счет пробоев, возникающих в случайные моменты в случайных местах, мы назвали ползучей проводимостью. Мы рассматриваем как трехмерные, так и низкоразмерные массивы проводников и исследуем проводимость системы, растекание заряда, первоначально сосредоточенного на одном проводнике, а также флуктуации зарядов и электрических полей и их пространственно-временную корреляцию. Обсуждаются возможные реализации модели в коллоидных растворах и системах металлических шариков, соединенных деформируемыми полимерными молекулами.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 9 октября 2015 г., ИТФ, 11:30
Igor Poboiko, Mikhail Feigel'man
Thermal transport in disordered one-dimensional spin chains

We study one-dimensional anisotropic XY-Heisenberg spin-1/2 chain with weak random fields hziSzi by means of Jordan-Wigner transformation to spinless Luttinger liquid with disorder and bosonization technique. First we investigate phase diagram of the system in terms of dimensionless disorder γ=⟨h2⟩/J2≪1 and anisotropy parameter Δ=Jz/Jxy and find the range of these parameters where disorder is irrelevant in the infrared limit and spin-spin correlations are described by power laws. Then we use the diagram technique in terms of plasmon excitations to study low-temperature behavior of heat conductivity κ and spin conductivity σ in this power-law phase. The obtained Lorentz number L≡κ/σT differs from the value derived earlier by means of memory function method. We argue also that in the studied region inelastic scattering is strong enough to suppress quantum interference in the low-temperature limit.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 2 октября 2015 г., ИТФ, 15:00
К. Тихонов
Kagome chiral spin liquid as a gauged U(1) symmetry protected topological phase

Реферативный доклад по работе Y.-C. He, S. Bhattacharjee, F. Pollmann, R. Moessner, arXiv:1509.03070

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 25 сентября 2015 г., ИТФ, 15:00
И. Бурмистров
Tunneling into the localized phase near Anderson transitions
Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 25 сентября 2015 г., ИТФ, 11:30
М. В. Фейгельман
Сверхтекучая плотность сильно неупорядоченных сверхпроводников и их аномальное поведение при низких температурах и сильных магнитных полях.

Доклад будет состоять из двух частей. В первой из них будет показано, на основе совместной с Л.Б.Иоффе работы [1], что сверхпроводники с псевдощелью обладают аномальной зависимостью сверхтекучей плотности \rho_s от величины сверхпроводящей щели \Delta: \rho_s ~ \Delta^2. Похожее поведение было недавно наблюдено [2]. Во второй части доклада я покажу, как можно объяснить широко известное для сильно грязных сверхпроводников аномальное поведение верхнего критического поля H_c2(T) при низких температурах, используя недавний экспериментальный результат [3] о наличии перехода Березинского-Костерлица-Таулеса в случае сверхпроводящей пленки в сильном магнитном поле и результаты измерения критического тока как функции магнитного поля в пределе очень низких температурах [4].
[1] M. V. Feigel'man, L. B. Ioffe arXiv:1509.05138, Phys Rev B, accepted.
[2] D. Sherman et al, Nature Phys. (2015)
[3] S. Misra, L. Urban, M. Kim, G. Sambandamurthy, and A. Yazdani, Phys. Rev. Lett. 110, 037002 (2013)
[4] J.Seidemann et al, unpublished (Master diploma thesis, Grenoble 2013).

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 18 сентября 2015 г., ИТФ, 15:00
Е. Репин
Топологический Кондо изолятор

Реферативный доклад про возможную реализацию топологического изолятора в сильнокоррелированной электронной системе. Теоретическое предсказание и экспериментальные свидетельства в материале SmB_6.

[1] M. Dzero, K. Sun, V. Galitski, P. Coleman, PRL 104, 106408 (2010).
[2] M. Ye, J. W. Allen, K. Sun, http://arxiv.org/abs/1307.7191
[3] S. Wolgast, Ç. Kurdak, K. Sun, J. W. Allen, D.-J. Kim, Z. Fisk, PRB 88, 180405(R) (2013).

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 18 сентября 2015 г., ИТФ, 11:30
Даниил Антоненко
Квантовый распад сверхтокового состояния и собственная емкость Джозефсоновских переходов за рамками туннельного приближения

A nondissipative supercurrent state of a Josephson junction is metastable with respect to the formation of a finite-resistance state. This transition is driven by fluctuations, thermal at high temperatures and quantum at low temperatures. We evaluate the life time of such a state due to quantum fluctuations in the limit when the supercurrent is approaching the critical current. The decay probability is determined by the instanton action for the superconducting phase difference across the junction. At low temperatures, dynamics of the phase is massive and is determined by the effective capacitance, which is a sum of the geometric and intrinsic capacitance of the junction. We model the central part of the Josephson junction either by an arbitrary short mesoscopic conductor described by the set of its transmission coefficients, or by a diffusive wire of an arbitrary length. The intrinsic capacitance can generally be estimated as $C_* \sim G/E_g$, where $G$ is the normal-state conductance of the junction and $E_g$ is the proximity minigap in its normal part. The obtained capacitance is sufficiently large to qualitatively explain hysteretic behavior of the current-voltage characteristic even in the absence of overheating.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 18 сентября 2015 г., ИТФ, 11:30
S. Autti, V.V. Dmitriev, V.B. Eltsov, J. Makinen, G.E. Volovik, A.N. Yudin, V.V. Zavjalov
Observation of half-quantum vortices in superfluid 3He

Recently in Kapitza Institute a new phase of the superfluid 3He was reported to exist in the aerogel-like nafen structure - the so-called polar phase. As distinct from the other phases - the chiral superfluid 3He-A with Weyl nodes and the fully gapped topological 3He-B with Dirac nodes on the surface - the polar phase has Dirac nodal line in bulk and dispersionless band of Andreev-Majorana fermions on the surface. Being the spin-triplet superfluid with equal-spin pairing the polar phase can support an exotic object - the half-quantum vortex (HQV). Originally the HQVs have been predicted to exist in the Weyl superfluid 3He-A in 1976, but still they have not been observed there: unfavorable combination of spin-orbit and magnetic anisotropy effects on the orientation of the order parameter did not allow to stabilize these vortices in bulk 3He-A under rotation. In nafen, the nearly parallel aerogel strands pin the orbital part of the order parameter of the polar phase. As a result, if the magnetic field is absent or is oriented parallel to nafen strands, the half-quantum vortices win over the conventional single-quantum vortices.
If HQVs are formed in rotation and then the field is tilted with respect to the strands, one expects that the spin-orbit interaction would induce the formation of the topological solitons between the neighboring HQVs providing the peculiar satellite peak in the NMR spectrum. We used this theoretical prediction to stabilize and identify the HQVs in the Helsinki rotated cryostat. For that we cool down a sample of nafen through transition temperature to the polar phase in rotation up to 2.75 rad/s without magnetic field. Then the field is switched on, and in the tilted field we observe a satellite peak in the NMR spectrum. The dependence of the satellite on the rotation velocity, temperature and the field orientation is in agreement with the predictions. If cool-down occurs with the field applied in the transverse direction, no satellite eak is observed. This demonstrates that the single-quantum vortices are formed instead, which have no NMR signatures. in such arrangement these vortices win over the HQVs as expected.

Теоретический семинар, четверг 10 сентября 2015 г., ИФП, 11:30
Д.С. Шапиро (Всероссийский НИИ автоматики им. Н.Л. Духова; ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН), А.А. Жуков, В.В. Погосов, Ю.Е. Лозовик
Динамический эффект Лэмба в связанной системе сверхпроводникового кубита и СВЧ-резонатора

Динамический эффект Лэмба является одним из возможных механизмов параметрического возбуждения атома в резонаторе [A.M. Fedotov, N.B. Narozhny, and Yu.E. Lozovik, PRA 64, 053807 (2001)]. Эффект возникает в результате модуляции лэмбовского сдвига атома за счет, например, неадиабатического изменения частоты фотонной моды. Тем не менее, в системе с перестраиваемым резонатором этот механизм возбуждения сложно изолировать от других каналов, связанных с генерацией и поглощением казимировских фотонов. В докладе предложена альтернативная реализация динамического эффекта Лэмба, которая возможна в современных сверхпроводниковых системах кубит-резонатор в режиме перестраиваемой энергии связи. Показано, что именно за счет неадиабатического переключения энергии взаимодействия можно модулировать лэмбовский сдвиг и возбуждать кубит в отсутствие фотонной накачки. Такой подход позволяет избежать рождения казимировских фотонов, что является ключевым обстоятельством для реализации динамического эффекта Лэмба. Динамика системы описывается в рамках нестационарной модели Раби для единичного и периодического переключений энергии связи кубита и резонатора. [D.S. Shapiro, A.A. Zhukov, W.V. Pogosov, Yu.E. Lozovik, "Dynamical Lamb effect in a tunable superconducting qubit-cavity system", Phys. Rev. A 91, 063814 (2015); arXiv:1503.01666]

Шмидтовский семинар по сверхпроводимости, четверг 23 июля 2015 г., МИСиС, аудитория Б-636 (главный корпус),, 15:00
Проф. доктор Михаил Зигель (Технологический Институт Карлсруэ, Германия)
Однофотонные и терагерцовые детекторы на основе сверхпроводящих нанопроволок

Однофотонные детекторы на основе сверхпроводящих нанопроволок (Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors (SNSPD)) исследуются научным сообществом уже в течении некоторого времени, что привело к существенному прогрессу в понимании их разнообразных оптических, электрических и других физических свойств. Спектральная полоса пропускания SNSPD ограниченная длиной волны отсечки, которая определяется параметрами сверхпроводящей пленки, используемой для детектора, и геометрией детектора. На сегодняшний день существует множество различных приложений, где SNSPD детекторы, интегрированные в измерительные криогенные системы, позволяют проводить эксперименты в области квантовой криптографии, излучения квантовых точек или спектроскопии. Причину широкого использования SNSPD детекторов для таких задач можно легко объяснить, если принять во внимание некоторые полезные свойства SNSPD детекторов, а именно низкую темновую скорость счета, высокую скорость детектирования и высокую точность синхронизации в пикосекундном диапазоне.

В наши дни SNSPD системы основаны, главным образом, на однопиксельных детекторах. Многопиксельные системы должны расширить потенциальные области применения детекторов. По этой причине, необходимы новые концепции для организации считывания данных с многопиксельных SNSPD систем. Мы даем обзор возможных концепций, условий работы и способов оптимизации SNSPD детекторов для конкретных приложений, работающих в однофотонном режиме.

Основываясь на тех же сверхпроводящих сверхтонких пленках могут быть реализованы Болометры на горячих электронах (Hot-Electron Bolometers (HEBs)) для непосредственного детектирования и понижающего преобразования терагерцового излучения. Мы обсудим HEB-смесители на основе ультратонких пленок NbN для гетеродинного детектирования ТГц сигналов. Кроме того, мы разработали детектор непосредственного ТГц-детектирования на основе тонкопленочных наноструктур из высокотемпературного сверхпроводника YBa2Cu3O7-х. Эти детекторы имеют предельное временное разрешение около 10-20 пс, позволяя проводить измерения пикосекундных импульсов, испускаемых источником синхротронного излучения.

Шмидтовский семинар по сверхпроводимости, четверг 16 июля 2015 г., МИСиС, аудитория Б-636 (главный корпус),, 15:00
проф., доктор Рудольф Гросс (Walther-Meissner-Institut, Technische Universität München, Germany)
Сверхпроводящие гибридные квантовые системы
Шмидтовский семинар по сверхпроводимости, четверг 2 июля 2015 г., МИСиС, аудитория Б-636 (главный корпус),, 15:00
Вальтер Погосов (Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н. Л. Духова)
Динамический эффект Лэмба в связанной системе сверхпроводникового кубита и СВЧ-резонатора

Некоторое время назад было рассмотрено поведение единичного атома, помещенного в полость с изменяющимися во времени параметрами - [A. M. Fedotov, N. B. Narozhny, Yu. E. Lozovik, Phys. Rev. A 64, 053807 (2001)]. Было показано, что в такой системе реализуется несколько механизмов параметрического возбуждения атома. Один из них связан с возбуждением за счет неадиабатической модуляции лэмбовского сдвига в основном состоянии атома. Это явление было названо динамическим эффектом Лэмба (по аналогии с динамическим эффектом Казимира). В случае реального атома, помещенного в полость с изменяющимися во времени параметрами, динамический эффект Лэмба оказывается довольно сложно изолировать от иных механизмов возбуждения атома. В данной работе показано, что для реализации динамического эффекта Лэмба перспективно использовать искусственный «атом»-кубит, связанный с СВЧ-резонатором. Характерную энергию взаимодействия между кубитом и резонатором можно менять во времени, что вполне осуществимо с точки зрения современного эксперимента. За счет неадиабатического изменения энергии взаимодействия можно добиться возбуждения кубита. Данный подход позволяет избежать рождения казимировских фотонов, что является ключевым обстоятельством для реализации динамического эффекта Лэмба.

[D. S. Shapiro, A. A. Zhukov, W. V. Pogosov, Yu. E. Lozovik, "Dynamical Lamb effect in a tunable superconducting qubit-cavity system", Phys. Rev. A 91, 063814 (2015); arXiv:1503.01666]

Шмидтовский семинар по сверхпроводимости, четверг 11 июня 2015 г., МИСиС, аудитория Б-636 (главный корпус),, 15:00
Александр Кириченко (HYPRES, США)
Сверхпроводниковый компьютер: статус и перспективы

С увеличением вычислительных мощностей, остро встал вопрос потребляемой энергии. Разработка сверхпроводникового компьютера во многих лабораториях рассматривается как решение проблемы низкоэнергетических вычислений. Некоторые виды адиабатических вычислений на сверхпроводниках (например QFP) приближаются к теоретическому пределу энергозатрат. Одноквантовая логика, хотя и уступает им в энерговыделении, является наиболее перспективной на сегодняшний день.

В докладе будет приведен обзор текущего состояния дел в разработке SFQ процессоров, а также будут затронуты некоторые другие перспективные направления в вычислительной электронике.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 22 мая 2015 г., ИТФ, 11:30
С.В. Иорданский
Новый квантовый механизм проводимости в двухслойных гетероструктурах
Шмидтовский семинар по сверхпроводимости, четверг 21 мая 2015 г., МИСиС, аудитория Б-636 (главный корпус),, 15:00
Н.В. Кленов (МГУ им. Ломоносова, Физический факультет)
Вольт-потоковые преобразования в джозефсоновских структурах на основе сверхпроводящих квантовых интерферометров

Сверхпроводящие квантовые интерферометры (СКВИДы) широко известны своей способностью превращать приложенный магнитный сигнал в отклик напряжения. В данном докладе мы представляем обзор ряда экспериментальных и теоретических работ, направленных на создание на основе СКВИДов структур со специфическим видом вольт-потоковой характеристики (примером могут послужить структуры с высокой линейностью преобразования магнитного потока в напряжение). Будут разобраны физические основы создания сверхпроводящих квантовых интерференционных фильтров (СКИФов), дифференциальных джозефсоновских структур, би-СКВИДов и би-СКВИД СКИФов.

Теоретический семинар, четверг 21 мая 2015 г., ИФП, 11:30
Ю.А. Косевич (Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН)
Интерференция фононов в атомарных метазеркалах, «фононных конденсаторах» и в теплопереносе через границы раздела кристаллов

Семинар будет посвящен описанию новых низкоразмерных метаматериалов и транспортных явлений, в которых важную роль играет интерференция фононов на атомарных дефектах решетки кристалла. Будет показано, что возможно резонансное полное отражение или полное поглощение фонона двумерным дефектом решетки, эффективная толщина которого значительно меньше длины волны фонона. Частоты таких резонансов определяются динамическими свойствами дефектной плоскости. Явление полного отражения (антирезонанса прохождения) возможно, в частности, на моноатомной кристаллической плоскости, частично заполненной атомарными дефектами, и на двумерном дефекте решетки, в котором существенны взаимодействия как ближайших, так и не ближайших соседей. Анализ этих явлений показывает, что определяющую роль в них, в отличие от резонанса Фано, играет деструктивная интерференция фононов, распространяющихся через двумерный дефект по двум путям: по силовым связям атомов матрицы и дефектов, или по связям ближайших и не ближайших соседей. Показано, что случайное распределение дефектов в кристаллической плоскости и ангармонизм силовых связей не разрушают интерференционный антирезонанс. Ширину антирезонансного пика отражения можно связать с длиной когерентности фононного волнового пакета, как и в случае деструктивной интерференции фотонных волновых пакетов в эффекте Хонга-У-Мандела. Показано, что деструктивная интерференция фононов понижает тепловой кондактанс границы раздела кристаллов, частично заполненной резонансными атомарными дефектами. На основе атомарных метазеркал может быть построен ультра компактный «фононный конденсатор» для хранения и излучения когерентных терагерцовых фононов. Все основные представленные выводы подтверждаются аналитическими расчетами эквивалентных квазиодномерных решеток и молекулярно-динамическим моделированием реалистичных трехмерных решеток. [Литература: 1. Yu.A. Kosevich «Capillary phenomena and macroscopic dynamics of complex two-dimensional defects in crystals», Progr. Surf. Sci. 55, 1 (1997). 2. Ю.А. Косевич «Многоканальное распространение и рассеяние фононов и фотонов в низкоразмерных наноструктурах», УФН 178(8), 884 (2008). 3. H. Han, L. Potyomina, A.A. Darinskii, S. Volz, and Yu.A. Kosevich «Phonon interference and thermal conductance reduction in atomic-scale metamaterials», Phys. Rev. B 89(R), 180301 (2014). 4. H. Han, B. Li, S. Volz, and Yu.A. Kosevich «Ultracompact interference phonon nanocapacitor for storage and lasing of coherent terahertz lattice waves», Phys. Rev. Lett. 114, 145501 (2015).]

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 8 мая 2015 г., ИТФ, 15:00
Е.С. Тихонов (ИФТТ РАН, докладчик), Д.В. Шовкун, Д.Х. Квон, Н.Н. Михайлов, С.А. Дворецкий, В.С. Храпай
Дробовой шум краевого транспорта в квантовой яме HgTe с инвертированной зонной структурой

Мы изучаем токовый шум в CdHgTe/HgTe/CdHgTe квантовой яме с инвертированной зонной структурой в режиме неупорядоченного краевого транспорта. В согласии с предыдущими экспериментами сопротивление края существенно превосходит h/e2 и слабо зависит от температуры. Дробовой шум в режиме краевого транспорта значительно подавлен по сравнению с пуассоновским значением и характеризуется фактором Фано в диапазоне 0.1 < F < 0.3 для различных образцов и значений затворного напряжения. С учетом того, что длина края меньше баллистической длины сбоя фазы, эти наблюдения исключают возможность одномерного геликального краевого транспорта в наших образцах. Результаты эксперимента качественно можно объяснить в модели неупорядоченного многоканального квази-одномерного транспорта вдоль края.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 8 мая 2015 г., ИТФ, 11:30
T.T. Heikkila and G.E. Volovik
Topology of Dirac lines and nexus in graphite

We consider the Z_2 topology of the Dirac lines - lines of band intersection - in graphite. Four lines (three with topological charge N_1=1 each and one with N_1=-1) merge near the H-point and annihilate due to summation law 1+1=0. The merging point is similar to the real-space nexus, the analog of Dirac monopole at which the Z_2 strings terminate.

Теоретический семинар, четверг 7 мая 2015 г., ИФП, 11:30
Д. Баско (LPMMC, CNRS, Grenoble, France)
О роли эффекта Ландау-Зинера в работе квантового турникета

Квантовый турникет представляет собой наноэлектронное устройство, контролируемым образом переносящее электроны по одному между двумя сверхпроводящими электродами путём подачи переменного напряжения на металлическую наночастицу, расположенную между двумя электродами. Оказывается, что когерентная связь между электронными состояниями в наночастице и квазичастичными состояниями в сверхпроводниках накладывает фундаментальные ограничения на работу устройства.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 24 апреля 2015 г., ИТФ, 11:30
A. S. Vasenko, Denis M. Basko, F. W. J. Hekking (University Grenoble Alpes, CNRS, LPMMC)
Giant mesoscopic fluctuations of the elastic cotunneling thermopower of a single-electron transistor

We study the thermoelectric transport of a small metallic island weakly coupled to two electrodes by tunnel junctions. In the Coulomb blockade regime, in the case when the ground state of the system corresponds to an even number of electrons on the island, the main mechanism of electron transport at the lowest temperatures is elastic cotunneling. In this regime, the transport coefficients strongly depend on the realization of the random impurity potential or the shape of the island. Using random-matrix theory, we calculate the thermopower and the thermoelectric kinetic coefficient and study the statistics of their mesoscopic fluctuations in the elastic cotunneling regime. The fluctuations of the thermopower turn out to be much larger than the average value.
[Phys. Rev. B 91, 085310 (2015)]

Шмидтовский семинар по сверхпроводимости, четверг 23 апреля 2015 г., МИСиС, аудитория Б-636 (главный корпус),, 15:00
Ю.В. Масленников (Институт радиотехники и электроники Российской академии наук (ИРЭ РАН); ООО «НПО КРИОТОН»)

В выступлении будут рассмотрены вопросы разработки и создания основных элементов СКВИД-систем для биомагнитных исследований: СКВИД-датчиков, стеклопластиковых немагнитных криостатов, измерительных зондов и электроники, в том числе для СКВИД-систем на основе высокотемпературных сверхпроводников. Рассмотрены вопросы разработки и создания магнитометрических СКВИД-систем для применений в магнитокардиографии и магнитоэнцефалографии. Приведены результаты их практического использования в клинических условиях.

Коллоквиум Междисциплинарного центра фундаментальных исследований МФТИ, среда 22 апреля 2015 г., МФТИ, 113 ГК, 17:05
Д. Баско (CNRS, Grenoble, France)
Многочастичная локализация: от квантовых систем к классическим

When single-particle excitations of a disordered quantum many-body system are all localized in the coordinate space, a sufficiently weak local interaction does not destroy localization at sufficiently low temperatures. Namely, all many-particle excitations remain localized in the Fock space, and there is no relaxation or transport in the system, which is known as many-body localization. It occurs because the local interaction effectively couples a finite number of discrete energy levels, corresponding to localized excitations. When the interaction is weak, these localized excitations are only weakly mixed.

In contrast to a quantum system, where a continuous energy spectrum can be obtained only in the limit of the infinite system size, and is thus subject to localization in the Fock space, in a classical system (e.g., in the disordered nonlinear Schroedinger chain, representing the classical limit of the Bose-Hubbard model), motion can have continuous spectrum already for a finite number of degrees of freedom, and this leads to chaotic dynamics. Because of this, in a disordered system with an extensive energy (with however small density), the probability to be on a chaotic trajectory tends to unity with increasing system size. This produces finite transport coefficients at arbitrarily weak nonlinearity.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 17 апреля 2015 г., ИТФ, 15:00
Игорь Загороднев (МФТИ/ИРЭ РАН)
Резонансное рассеяние электронов в графене на круглом наноотверстии

Вычислено транспортное сечение рассеяния электронов в графене на круглом отверстии (или дефекте). Предполагается, что на краю отверстия могут существовать квазистационарные краевые (таммовские) состояния, которые приводят к пикам в сечении рассеяния, которые могли наблюдаться в транспортных экспериментах [Ю.И. Латышев и др., Письма в ЖЭТФ 98, 242 (2013), Yu.I. Latyshev et al., Scientific Reports 4, 7578 (2014)]. Обсуждается учет неоднородности края, а также заряженности наноотверстия (дефекта), что приводит к размытию и смещению пиков.

Курс лекций Д. Баско, вторник 14 апреля 2015 г., Конференц-зал ИФП им. П.Л.Капицы, 10:00
Д. Баско (LPMMC, CNRS, Grenoble, France)
Электроны в низкоразмерных неупорядоченных системах

Для старшекурсников и аспирантов, специализирующихся в области квантовой теории конденсированного состояния

Программа курса: 1. Андерсоновская локализация в трёх измерениях, локаторное разложение. 2. Локализация в одномерной цепочке, уравнение Фоккера-Планка для коэффициента прохождения. 3. Локализация в толстых квазиодномерных проволоках (критерий Таулесса), динамическая локализация в квантовой точке под накачкой и отображение на квазиодномерную проволоку. 4. Слаболокализационная поправка к проводимости в двух измерениях. 5. Электрон-электронное взаимодействие в квантовых точках, универсальный гамильтониан, кулоновская блокада, скоростные уравнения. 6. Электрон-электронные столкновения в низкоразмерных системах, многочастичная локализация. 7. Котуннелирование через квантовую точку в режиме кулоновской блокады. 8. Эффект Кондо в квантовой точке в режиме кулоновской блокады.

Время: по вторникам (10-12) и четвергам (16-18)

Первая лекция - во вторник 14 апреля 2015 г.

Шмидтовский семинар по сверхпроводимости, четверг 9 апреля 2015 г., МИСиС, аудитория Б-636 (главный корпус),, 15:00
Алексей Владимирович Самохвалов (Институт физики микроструктур РАН, г. Нижний Новгород)
Вихревые состояния в неодносвязных сверхпроводниках и гибридных структурах

Приведены результаты теоретических исследований электронной структуры и особенностей индивидуального пиннинга вихря Абрикосова, захваченного непроводящим цилиндрическим дефектом (полостью) с характерным размером меньше или порядка сверхпроводящей длины когерентности. Предложена микроскопическая модель депиннинга (срыва) вихря Абрикосова под влиянием внешнего транспортного тока, которая учитывает изменение топологии квазиклассических орбит с энергией Ферми и перестройку спектра возбуждений в вихре, захваченном на протяженном дефекте. Изучено формирование неоднородных и вихревых состояний в гибридных структурах сверхпроводник–ферромагнетик с неодносвязной геометрией (полый сверхпроводящий цилиндр с ферромагнитной сердцевиной), в которых орбитальный и обменный механизмы, подавляющие сверхпроводимость, конкурируют друг с другом, а эффект близости может стимулировать переходы между сверхпроводящими состояниями с различной завихренностью.

Шмидтовский семинар по сверхпроводимости, четверг 26 марта 2015 г., МИСиС, аудитория Б-636 (главный корпус),, 15:00
М.В. Фистуль (Рурский Университет, Бохум Германия & Кафедра ТФиКТ, лаборатория сверхпроводящих метаматериалов, НИТУ МИСиС)
Сверхпроводящие квантовые метаматериалы

Сверхпроводящие квантовые метаматериалы - искусственно созданные новые материалы, состоящие из большого числа сильно взаимодействующих кубитов. Электродинамические свойства таких материалов определяются законами квантовой механики на макроскопическом уровне.

В докладе будет представлен обзор недавних экспериментальных и теоретических исследований прохождения волн в сверхпроводящих квантовых метаматериалах. Будут обсуждаться различные коллективные квантовые эффекты в таких системах, особое внимание будет уделено возможности синхронизации квантовых динамических осцилляций отдельных кубитов.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 13 марта 2015 г., ИТФ, 11:30
П.Д. Григорьев
Новый механизм рассеяния электронов в магнитном поле в состоянии с волной плотности в условиях неидеального нестинга

В состоянии с волной зарядовой или спиновой плотности в условиях неидеального нестинга часть электронных состояний остается на уровне Ферми, что сохраняет металлическую проводимость образца. Однако поверхность Ферми электронов проводимости в таком состоянии сильно отличается от исходной, потому что рассеяние на вектор волны плотности приводит к перестройке поверхности Ферми. Обычно это сопровождается возникновением новых частот магнитных квантовых осцилляций, соответствующих перестроенной поверхности Ферми. Однако, в сильном магнитном поле возникает магнитный пробой, который может восстановить движение электронов по траекториям, соответствующим исходной поверхности Ферми. Это происходит из-за того, что расстояние по энергии между старыми и новыми электронными траекториями оказывается малым, порядка потенциала рассеяния на волне плотности, то есть порядка энергетической щели волны плотности. При этом вероятность электронов двигаться вдоль старой или новой поверхности Ферми экспоненциально зависит от величины этой щели. Поэтому пространственные флуктуации параметра порядка волны плотности приводят к пространственным флуктуациям вероятности магнитного пробоя, и в итоге к дополнительному рассеянию электронов. При высокой концентрации неоднородностей волны плотности этот новый механизм рассеяния электронов проводимости может оказаться достаточно сильным: сильнее, чем рассеяние на примесях. Этот механизм может приводить к необычным эффектам, таким как сильное немонотонное магнитосопротивление, или инверсия фазы магнитных квантовых осцилляций. Именно это наблюдается в различных органических металлах, например, в а-(BEDT-TTF)2KHg(SCN)4. Обсуждается также возможность использования этого механизма рассеяния для измерения флуктуаций параметра порядка волны плотности в высокотемпературных сверхпроводниках.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 6 марта 2015 г., ИТФ, 11:30
А.Б. Шабат
Разностное уравнение Шредингера и квазисимметрические многочлены

На модельном уравнении Шредингера с дельтаобразным потенциалом обсуждаются существенные отличия обратной задачи рассеяния на всей оси от случая полуоси. Используется при этом эквивалентность рассматриваемой модельной задачи дискретной цепочке уравнений с взаимодействием ближайших соседей достаточно общего вида. Устанавливаются также явные формулы для функций Грина уравнений Шредингера с дельтаобразными потенциалами и исследуются свойства этих функций Грина.

Коллоквиум Междисциплинарного центра фундаментальных исследований МФТИ, среда 4 марта 2015 г., МФТИ, ГК 113, 17:05
М.Е. Гершензон (Rutgers University, USA)
Macroscopic Quantum Effects in Superconducting Circuits and Quantum Computing
Шмидтовский семинар по сверхпроводимости, четверг 26 февраля 2015 г., МИСиС, аудитория Б-636 (главный корпус),, 15:00
Валерий Павлович Кошелец (Институт радиотехники и электроники РАН (ИРЭ РАН), Москва, Россия)
Исследование ТГц спектров излучения Bi2Sr2CaCu2O8 меза-структур с
помощью сверхпроводникового интегрального приемника

В докладе представлена история создания сверхпроводникового интегрального приемника и дан краткий обзор его применений. Одним из таких приложений стало исследование спектров излучения Bi2Sr2CaCu2O8 меза-структур в терагерцовом диапазоне. Приведены результаты измерений, обсуждаются перспективы создания компактных источников терагерцового излучения.

Теоретический семинар, четверг 26 февраля 2015 г., ИФП, 11:30
В.А. Ходель (Курчатовский институт & Washington University)
Occurrence of flat bands in strongly correlated Fermi systems and high-Tc superconductivity of electron-doped compounds

We consider a class of strongly correlated Fermi systems that possess interaction-induced flat bands, pinned to the Fermi surface. We demonstrate that in such systems, the fundamental Landau equation, connecting the single-particle spectrum to the quasiparticle momentum distribution, fails. We propose a method, allowing to rectify drawbacks of Landau theory and, with the aid of the Pitaevskii identity, generalize equations obtained to apply the method to electron systems of solids. The emergent non-Fermi-liquid behavior, derived from the theory constructed, is compared with relevant experimental data on two-dimensional liquid He-3, heavy-fermion metals and electron-doped high-Tc compounds.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 20 февраля 2015 г., ИТФ, 11:30
С.В. Иорданский
Возникновение больших токов в двухслойных гетероструктурах
Теоретический семинар, четверг 19 февраля 2015 г., ИФП, 11:30
Л. Левитов (MIT)
Topological Valley Currents in Gapped Dirac Materials

Gapped 2D Dirac materials, in which inversion symmetry is broken by a gap-opening perturbation, feature a unique valley transport regime. The system ground state hosts dissipationless persistent valley currents existing even when topologically protected edge modes are absent or when they are localized due to edge roughness. Topological valley currents in such materials are dominated by bulk currents produced by electronic states just beneath the gap rather than by edge modes. Dissipationless currents induced by an external bias are characterized by a quantized half-integer valley Hall conductivity. The under-gap currents dominate magnetization and the charge Hall effect in a light-induced valley-polarized state.

Шмидтовский семинар по сверхпроводимости, четверг 12 февраля 2015 г., МИСиС, аудитория Б-636 (главный корпус),, 15:00
Сергей Витальевич Шитов (ИРЭ РАН & МИСиС)
Сверхпроводящие активные метаматериалы для получения изображения в терагерцовом диапазоне

Развитие методов получения изображения на СВЧ и в области дальнего ИК излучения является быстро растущей областью, ограничением которой на сегодня является эффективность устройств считывания. Предложено усовершенствовать систему считывания с разделением частот для сверхпроводящих TES детекторов, отказавшись от набора СКВИД-усилителей в пользу одного широкополосного охлаждаемого усилителей СВЧ на полупроводниках, который может обслужить до 10 тысяч и более пикселей. Предложено нагрузить мостиком TES высокодобротный СВЧ резонатор, слабо связанный с линией передачи, и регистрировать отклик на частоте резонанса в виде изменения уровня прохождения, вызванного разогревом такого мостика, аналогично MKID детекторам. Данная концепция была проверена на мостиках-прототипах из ниобия в диапазоне температур 1-5 К, и было получено NEP = 2×10^{‑14} Вт/Гц^{0.5} при критической температуре пленок Tc=5 K в диапазоне 600-700 ГГц. Была сконструирована метаповерхность (матрица), позволяющая регистрировать слабые сигналы, а также разработан принцип увеличения размерности такой матрицы.

С целью дальнейшего интегрирования цепей приема (матрицы детекторов) и цепей обработки сигнала (генератора накачки и усилителя), разрабатываются два новых активных метаматериала: для генерации и усиления сигналов гигагерцового диапазона. Оба прибора основаны на двумерных решетках джозефсоновских контактов с параллельно-последовательным включением по постоянному току, подстраиваемых с помощью магнитного поля. Сверхпроводящий генератор представляет собой схему из нешунтированных туннельных джозефсоновских переходов, а усилитель, наоборот, из шунтированных контактов, имеющих безгистерезисную ВАХ. Двухмерные решетки допускают неограниченное увеличение системы, что позволяет увеличить диапазон мощности сигнала, а также оптимизировать импеданс. Детальное электромагнитное моделирование показывает, что генератор способен работать на частотах до 0,7 ТГц с перестройкой частоты магнитным полем около 2%, а усилитель - с шумами у квантового предела в диапазоне частот 8-12 ГГц с усилением около 10 дБ.

Шмидтовский семинар по сверхпроводимости, четверг 29 января 2015 г., МИСиС, аудитория Б-636 (главный корпус),, 15:00
Куприянов Михаил Юрьевич (НИИЯФ МГУ)
Сверхпроводниковые спиновые вентили (Superconducting spin valves)

Рассмотрены основные особенности эффекта близости и эффекта Джозефсона в структурах, состоящих из сверхпроводящих, нормальных и ферромагнитных материалов. Дан краткий обзор современного состояния исследований в области разработки сверхпроводниковых спиновых вентилей. Обсуждены возможные трудности практической реализации таких устройств.

Теоретический семинар, четверг 29 января 2015 г., ИФП, 11:30
Вадим Храпай (ИФТТ РАН)
Энергетический транспорт в системе встречных краевых каналов и модель Латтинжера

Будут представлены результаты недавнего эксперимента [1] по изучению неравновесных потоков энергии между встречными краевыми каналами в режиме квантового эффекта Холла. Система из двух таких каналов, развязанных гальванически, но взаимодействующих посредством кулоновских сил, является прямым аналогом бесспиновой жидкости Латтинжера [2] и идеально подходит для изучения энергетического транспорта. Оригинальный болометрический подход к измерению избыточного потока энергии P в краевом канале позволил исследовать зависимости P от тянущего напряжения и протяженности отрезка латтинжеровской жидкости. Показано, что процесс передачи энергии количественно согласуется с концепцией упругого рассеяния коллективных возбуждений плотности на граничных точках латтинжеровского отрезка, при этом имеется возможность непрерывного контроля параметра взаимодействия и вероятности рассеяния. Литература: [1] M.G. Prokudina, S. Ludwig, V. Pellegrini, L. Sorba, G. Biasiol, V.S. Khrapai, Tunable non-equilibrium Luttinger liquid based on counter-propagating edge channels, Phys. Rev. Lett. 112, 216402 (2014). [2] Yuval Oreg and Alexander M. Finkel'stein, Interedge Interaction in the Quantum Hall Effect, Phys. Rev. Lett. 74, 3668 (1995).

Семинар в ИТФ, пятница 9 января 2015 г., ИТФ, 11:00
Y. Asano (Hokkaido University, Japan)
Odd-frequency Cooper Pairs

The concept of the odd-frequency Cooper pairs was first proposed by Berezinskii in 1974 to describe superfluidity of 3He [1]. Although the odd-frequency superconductivity has never been confirmed in any materials, the odd-frequency pairs appear as the subdominant pairing correlation in various proximity structures such as superconductor / ferromagnet (SF) junctions [2] and normal-metal / superconductor (NS) junctions with unconventional pairing symmetry [3]. In the presentation, we explain what the odd-frequency pairs are, how they appear in such proximity structure, how to detect them, and how they are different from usual even-frequency pairs in the bulk. We first discuss the enhancement of the quasiparticle density of states at the zero-energy [2,4-5] and its influence on the low-energy electric transport [6]. Next we show the paramagnetic property of odd-frequency pairs [7-10] which can be confirmed in the surface impedance measurement at low temperature [11]. We also discuss a relation to the Majorana physics [12-13]. Finally we explain why such unusual pairs appear in inhomogeneous superconducting systems [14].

[1] V. L. Berezinskii, JETP Lett. 20, 287 (1974).
[2] F. S. Bergeret, A. F. Volkov, and K. B. Efetov, Phys. Rev. Lett. 86, 4096 (2001) [3] Y. Tanaka and A. A. Golubov, Phys. Rev. Lett. 98, 037003 (2007).
[4] Y. Asano, Y. Tanaka, and A. A. Golubov, Phys. Rev. Lett.98, 107002 (2007).
[5] T. Kontos, et. al. Phys. Rev. Let. 86, 304 (2001).
[6] Y. Asano, et. al., Phys. Rev. Lett. 99, 067005 (2007).
[7] H. Walter, et. al., Phys. Rev. Lett. 80, 3598 (1998).
[8] S. Higashitani, J. phys. soc. Jpn., 66, 2556 (1997).
[9] S.-I. Suzuki and Y. Asano, Phys. Rev. B 89, 184508 (2014).
[10] Y. Tanaka, et. al., Phys. Rev. B 72, 140503(R) (2005).
[11] Y. Asano, et. al,, Phys. Rev. Lett. 107, 087001 (2011).
[12] Y. Asano and Y. Tanaka, Phys. Rev. B 87, 104513 (2013).
[13] S. Ikegaya, Y. Asano, and Y. Tanaka, arXiv: 1411.3438
[14] Y. Asano, Y. V. Fominov, Y. Tanaka, Phys. Rev. B 90, 094512 (2014).

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 9 января 2015 г., ИТФ, 11:00
Yasuhiro Asano (Hokkaido University, Japan)
Odd-frequency Cooper Pairs

The concept of the odd-frequency Cooper pairs was first proposed by Berezinskii in 1974 to describe superfluidity of 3He [1]. Although the odd-frequency superconductivity has never been confirmed in any materials, the odd-frequency pairs appear as the subdominant pairing correlation in various proximity structures such as superconductor / ferromagnet (SF) junctions [2] and normal-metal / superconductor (NS) junctions with unconventional pairing symmetry [3]. In the presentation, we explain what the odd-frequency pairs are, how they appear in such proximity structure, how to detect them, and how they are different from usual even-frequency pairs in the bulk. We first discuss the enhancement of the quasiparticle density of states at the zero-energy [2,4-5] and its influence on the low-energy electric transport [6]. Next we show the paramagnetic property of odd-frequency pairs [7-10] which can be confirmed in the surface impedance measurement at low temperature [11]. We also discuss a relation to the Majorana physics [12-13]. Finally we explain why such unusual pairs appear in inhomogeneous superconducting systems [14].

[1] V. L. Berezinskii, JETP Lett. 20, 287 (1974). [2] F. S. Bergeret, A. F. Volkov, and K. B. Efetov, Phys. Rev. Lett. 86, 4096 (2001) [3] Y. Tanaka and A. A. Golubov, Phys. Rev. Lett. 98, 037003 (2007). [4] Y. Asano, Y. Tanaka, and A. A. Golubov, Phys. Rev. Lett.98, 107002 (2007). [5] T. Kontos, et. al. Phys. Rev. Let. 86, 304 (2001). [6] Y. Asano, et. al., Phys. Rev. Lett. 99, 067005 (2007). [7] H. Walter, et. al., Phys. Rev. Lett. 80, 3598 (1998). [8] S. Higashitani, J. phys. soc. Jpn., 66, 2556 (1997). [9] S.-I. Suzuki and Y. Asano, Phys. Rev. B 89, 184508 (2014). [10] Y. Tanaka, et. al., Phys. Rev. B 72, 140503(R) (2005). [11] Y. Asano, et. al,, Phys. Rev. Lett. 107, 087001 (2011). [12] Y. Asano and Y. Tanaka, Phys. Rev. B 87, 104513 (2013). [13] S. Ikegaya, Y. Asano, and Y. Tanaka, arXiv: 1411.3438 [14] Y. Asano, Y. V. Fominov, Y. Tanaka, Phys. Rev. B 90, 094512 (2014).

Шмидтовский семинар по сверхпроводимости, четверг 25 декабря 2014 г., МИСиС, аудитория Б-636 (главный корпус), 15:00
А.В.Устинов (заведующий кафедрой физики Технологического Института Карлсруэ, Германия; заведующий лабораторией «Свехпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС»)
Квантовое туннелирование и термическая активация в СКВИДе

Известно, что классический объект, находящийся в метастабильной потенциальной яме, не может покинуть ее при нулевой температуре. Квантовый же объект может туннелировать из такой ямы даже при нулевой температуре. Возникает вопрос, что же произойдет, если квантовая степень свободы может сочетаться с классической степенью свободы? Данный вопрос был теоретически рассмотрен в работе [1] для случая слабой связи между двумя степенями свободы. Авторы обнаружили, что туннелирование квантовомеханической степени свободы меняет потенциал классической переменной, что позволяет такому объекту покинуть метастабильную яму. Этот эффект напоминает историю о Бароне Мюнхгаузене, который утверждал, что вытащил себя и свою лошадь из трясины, поэтому такое теоретическое предсказание поведения было названо «эффектом Мюнхгаузена» [1]. Мы попытались реализовать предложенную систему шунтированием одного из двух переходов ПТ-СКВИДа дополнительной емкостью. В наших опытах была обнаружена связь между квантовыми и классическими процессами покидания ямы, что связано с направлением движения в пространстве энергий. Было обнаружено, что при изменении внешнего магнитного потока макроскопическое квантовое туннелирование периодически сменяется термоактивированным выходом [2], что является признаком «эффекта Мюнхгаузена».

[1] A. U. Thomann, V. B. Geshkenbein and G. Blatter, Phys. Rev. B 79, 184515 (2009). [2] S. Butz, A.K. Feofanov, K.G. Fedorov, H. Rotzinger, A.U. Thomann, B. Mackrodt, R. Dolata, V.B. Geshkenbein, G. Blatter, and A.V. Ustinov, arXiv: 1404.3602 (2014), to appear in Phys. Rev. Lett. in December 2014.


На семинар приглашаются все желающие. Пропуск слушателей семинара, не являющихся студентами, аспирантами или сотрудниками НИТУ «МИСиС», будет осуществляться при предъявлении паспорта при условии предварительной записи на семинар по ссылке http://smm.misis.ru/events/seminars/ (до 14:00 дня семинара).

Семинар 25 декабря 2014 г. (15:00) состоится в Аудитории – Б-636 (главный корпус) НИТУ «МИСиС», 6 этаж.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 19 декабря 2014 г., ИТФ, 15:00
E. J. Koenig (Karlsruhe)
Half-integer quantum Hall effect of disordered Dirac fermions at a topological insulator surface

The unconventional (half-integer) quantum Hall effect for a single species of Dirac fermions is analyzed. In the introduction I will discuss experimental measurements of the half-integer Hall conductance g_{xy} of topological insulator surface states and unveil its field theoretical origin. For the calculation of the conductivity tensor, the following two step procedure is applied. In the first step, semiclassical transport coefficients are derived in the case of both orbital and Zeeman coupling to an external magnetic field. In this context, I plan to give a pedagogic review of the modified Boltzmann transport theory for the anomalous Hall effect. The semiclassical conductivity tensor serves as input parameters for the second step: It consists in the renormalization group treatment of the appropriately modified non-linear sigma model and thus accounts for localization effects. The resulting phase diagram (levitation scenario) will also be discussed in this context. If time permits, I will further explain how to reconcile Laughlin's flux insertion argument with half-integer Hall conductance and/or present the calculation of the current density beyond linear response in the limit of smooth scalar potential.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 19 декабря 2014 г., ИТФ, 11:30
Азат Шарафутдинов
Спиновая восприимчивость и туннельная плотность состояний в квантовых точках

Детально исследованы статические продольные и динамические поперечные спиновые восприимчивости в квантовых точек и наночастицах в рамках гамильтониана, который является расширением универсального гамильтониана на случай одноосного анизотропного обмена. Для предельных случаев обменного взаимодействия типа Изинга и Гейзенберга, изучено как флуктуации одночастичных уровней энергии влияют на стоунеровскую неустойчивость в квантовых точках. Оказывается, что в режиме сильных флуктуаций задача сводится к задаче о статистике экстремумов некоторого гауссовского процесса. Доказано, что, несмотря на сильные флуктуации одночастичных уровней энергии, спиновая восприимчивость и все ее моменты расходятся одновременно в точке, которая определяется с помощью стандартного критерия неустойчивости Стоунера с участием только среднего расстояние между одночастичными уровнями энергии. Также исследовано поведение туннельной плотности состояний в случае анизотропного обмена. Показано, что предсказанное в работе Y. Gefen, M. Kiselev, PRL96, 066805 (2006) немонотонное (с двумя максимумами и минимумом) поведение туннельной плотности состояний, как функции энергии, на самом деле не существует. Подробно, наши результаты представлены в следующих работах: 1. D.S. Lyubshin, A.U. Sharafutdinov, I.S. Burmistrov, «Statistics of spin fluctuations in quantum dots with Ising exchange», Phys. Rev. B 89, 201304(R ) (2014). 2. A.U. Sharafutdinov, D.S. Lyubshin, I.S. Burmistrov, «Spin fluctuations in quantum dots», Phys. Rev. B 90, 195308 (2014). 3. A.U. Sharafutdinov, I.S. Burmistrov, «Tunneling density of states in quantum dots with anisotropic exchange», готовится к отправке в печать.

Теоретический семинар, четверг 18 декабря 2014 г., ИФП, 11:30
Г.Б. Лесовик
Шумы и статистика переноса электронов в квантовых проводниках при наличии переменных полей и возможности создания одночастичных изолированных возбуждений

В первой части доклада будет сделан небольшой обзор теоретических работ по шумам и статистике переноса в целом. Затем обсудим теоретические работы, в которых были описаны возможности создания одночастичных изолированных возбуждений (говоря более точно, возбуждения необычной пары электрон-дырка при помощи импульса векторного потенциала лоренцевской формы), не запутанных за ферми море. Во второй части будет обсуждаться эксперимент группы Глаттли (опубликовано в 2013 г., Nature), в котором анонсировано наблюдение соответствующих возбуждений. Будут изложены аргументы в пользу того, что в этом эксперименте условия для создания соответствующих возбуждений (и их регистрации) не выполняются. Тем не менее в эксперименте определенно наблюдалось другое явление, связанное с катастрофой ортогональности для ферми моря, при определенных формах импульса.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 12 декабря 2014 г., ИТФ, 15:00
И. В. Загороднев (ИРЭ РАН)
О возможных спектрах поверхностных состояний в 2D и 3D топологических изоляторах

Обычно считается, что в топологических изоляторах (ТИ) спектр поверхностных состояний имеет бесщелевой линейный (ультрарелятивистский) спектр в центре зоны Бриллюэна. Такой спектр действительно получается в простейших моделях при использовании “открытых граничных условий” (open boundary conditions) [X.-L. Qi, S.-C. Zhang, Rev. Mod. Phys. 83, 1057 (2011)], т.е. граничных условий зануляющих волновую функцию на границе. Однако, известно, что эффективная волновая функция, описывающая электроны в кристалле, не обязана зануляться на границе [E.L. Ivchenko “Optical Spectrosopy of Semiconductor Nanostructires”, Alpha Science, Harrow, UK (2005) и ссылки в ней]. Теория ТИ, а точнее “принцип соответствия граница-объем” (bulk boundary correspondence) предсказывает наличие краевых состояний в объемной щели, но не сам спектр, который должен зависеть от свойств и микроструктуры поверхности, что не учитывается открытыми граничными условиями. В нашей работе arXiv:1407.0945 были проанализированы возможные граничные условия в 2D ТИ на основе квантовых ям CdHgTe и в 3D ТИ Bi2Se3. Показано, что поверхностные состояния могут иметь существенно не линейный спектр или вовсе отсутствовать в центре зоны Бриллюэна.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 12 декабря 2014 г., ИТФ, 11:30
Я.В. Фоминов
Два типа нечетной по частоте сверхпроводимости

Принцип Паули приводит к антисимметрии аномальной функции Грина, описывающей сверхпроводимость, при перестановке координат электронов. Полный набор координат включает в себя, помимо пространственных координат и проекций спинов, также и время. В мацубаровском представлении функция Грина, в принципе, может быть нечетной по частоте, что было отмечено Березинским. Затем теоретически было показано, что нечетные по частоте сверхпроводящие корреляции могут возникать в неоднородных контактах сверхпроводников и ферромагнетиков как субдоминантные компоненты вблизи границы. Необычной особенностью такого состояния является "парамагнитный" (противоположный обычному) знак связи между векторным потенциалом и сверхтоком (аномальный эффект Мейсснера). В объемном сверхпроводнике такое состояние было бы неустойчивым. Недавно несколькими группами была предложена возможность реализации объемного нечетного по частоте сверхпроводящего состояния с обычным диамагнитным мейсснеровским откликом. В докладе будут обсуждены физические следствия такого предположения.

Шмидтовский семинар по сверхпроводимости, четверг 11 декабря 2014 г., МИСиС, аудитория Б-636 (главный корпус),, 15:00
Кузьмин Леонид Сергеевич (Chalmers University of Technology, Sweden; NSTU, N. Novgorod; SINP, MSU, Moscow)
Сверхпроводящий Болометр на Холодных Электронах: Физика и Применения

Предложена новая концепция Болометра на Холодных Электронах (БХЭ) для сверхчувствительного приема радиоастрономических сигналов. В этом болометре реализован эффект прямого электронного охлаждения абсорбера, что позволяет улучшить шумовые свойства и расширить динамический диапазон болометра по сравнению с болометрами на краю сверхпроводящего перехода. БХЭ оказался нечувствительным к космическим лучам из-за малости объёма наноабсорбера и принципиальной развязки электронной и фононной систем. В результате интерес к БХЭ резко возрос для применений в космических и баллонных проектах.

Второй оригинальной концепцией, предложенной для реализации в европейских космических проектах, является Резонансный Болометр на Холодных Электронах (РБХЭ), использующий внутренний нанофильтр из кинетической индуктивности сверхпроводящей полоски и емкости туннельного перехода. Стимулирующей причиной для изобретения РБХЭ явился запрос Европейского Космического Агенства на совмещение в одном пикселе двух и более частот для уменьшения размера фокальной плоскости и сравнения сигналов разных частот.

Будет обсуждено применение этих концепций в баллонных и космических проектах.

На семинар приглашаются все желающие. Пропуск слушателей семинара, не являющихся студентами, аспирантами или сотрудниками НИТУ «МИСиС», будет осуществляться при предъявлении паспорта при условии предварительной записи на семинар по ссылке http://smm.misis.ru/events/seminars/ (до 14:00 дня семинара).

Семинар 11 декабря 2014 г. (15:00) состоится в Аудитории – Б-636 (главный корпус) НИТУ «МИСиС», 6 этаж.

Коллоквиум Междисциплинарного центра фундаментальных исследований МФТИ, среда 10 декабря 2014 г., МФТИ, ГК 113, 17:00
Леонид Левитов (MIT)
Aтомный коллапс в графене

Будет рассмотрено одно из интересных явлений - атомный коллапс, представляющий собой спонтанное рождение электрон-позитронных пар в сильных электрических полях вблизи сверхтяжелых атомных ядер. Докладчик подробно расскажет о симметрийных аспектах коллапса, связанных с аномальным нарушением масштабной инвариантности, а также о первом наблюдение этого явления в 2013 году.

Подробная информация

Объявление о докладе на сайте ФОПФ

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 5 декабря 2014 г., ИТФ, 15:00
В. В. Сивак, А. С. Иоселевич
"Ползучая" проводимость и релаксация в системе металлических гранул

Мы рассматриваем систему проводников, помещенных в диэлектрическую матрицу. Матрица не предполагается совершенно жесткой (например, это может быть жидкость), поэтому толщины диэлектрических зазоров между проводниками флуктуируют во времени и иногда проводники могут соприкасаться. В такие моменты возникает "пробой" и заряд легко перетекает между парой соприкоснувшихся проводников. Процесс переноса заряда за счет пробоев, возникающих в случайные моменты в случайных местах, мы назвали ползучей проводимостью. Мы рассматриваем как трехмерные, так и низкоразмерные массивы проводников и исследуем растекание заряда, первоначально сосредоточенного на одном проводнике, проводимость на постоянном токе, флуктуации зарядов на проводниках и их пространственно-временную корреляцию.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 5 декабря 2014 г., ИТФ, 11:30
Борис Файн, Сколковский Институт Науки и Технологий
Обращая хаос вспять

Понятие "хаос" часто упоминается в контексте основ статистической физики. В то же время, до сих пор не до конца ясно, что называть хаосом в многочастичных квантовых системах. Существует распространённое мнение, что поведение квантовых систем является классически хаотичным в макроскопическом пределе на физически наблюдаемых (т.е. не слишком длинных) временах. В этом докладе будет показано, что, даже в макроскопическом пределе и на физически наблюдаемых временах, типичные неинтегрируемые системы взаимодействущих квантовых спинов не обладают определяющим свойством классического хаоса, а именно, экспоненциальмой чувствительностью к малым возмущениям. Этот результат получен путём сравнения поведения систем классических и квантовых спинов в ответ на неполное обращение спиновой динамики во времени. Такое обращение во времени известно в статистической физике как "Лошмидтовское эхо" и реализуемо методами ядерного магнитного резонанса как "магическое эхо". В последнем случае, отсутствие экспоненциальной чувствительности к малым возмущениям должно быть экспериментально наблюдаемо. [B. V. Fine, T. A. Elsayed, C. M. Kropf, and A. S. de Wijn, Phys. Rev. E 89, 012923 (2014)]

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 28 ноября 2014 г., ИТФ, 15:00
Lev Ioffe
Nonergodicity and many body localization in Josephson junction chains
Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 28 ноября 2014 г., ИТФ, 12:00
K.S. Tikhonov, M.V. Feigel’man
Admittance of a long diffusive SNS junction

Исследованы динамические свойства SNS перехода с заданной разностью фаз сверхпроводников на двух берегах под действием слабого высокочастотного внешнего напряжения. Использован главным образом аналитический метод, основанный на решении нестационарного уравнения Узаделя, окончательные вычисления проведены численно. Вычислена вещественная и мнимая части линейной высокочастотной проводимости Y(ω) как функции статической разности фаз φ при произвольном соотношении между частотой ω, температурой T, энергией Таулеса ETh, но предполагая, что все эти величины малы по сравнению со щелью Δ в спектре сверхпроводника. Полученные результаты находятся в хорошем согласии с экспериментом.
[Направлено в Phys. Rev. B., октябрь (2014)]

Шмидтовский семинар по сверхпроводимости, четверг 27 ноября 2014 г., МИСиС, 15:00
Голубов А.А., профессор МФТИ и Университета Твенте (Голландия)
Фазо-чувствительные эксперименты по определению симметрии параметра порядка в сверхпроводящих ферропниктидах

Сформулирована теоретическая модель для описания контактов между обычными низкотемпературными сверхпроводниками и сверхпроводящими материалами на основе ферропниктидов, в которых предсказана возможная реализация нефононного механизма сверхпроводящего спаривания. Обсуждается роль примесного рассеяния, в частности, возможность фазового перехода между различными симметрийными состояниями параметра порядка в зависимости от силы рассеяния. Обсуждаются возможные фазо-чувствительные эксперименты по определению симметрии параметра порядка, которые позволят определить механизм сверхпроводящего спаривания с данных материалах. Эксперименты основаны на использовании Джозефсоновских контактов между обычными сверхпроводниками и сверхпроводящими материалами на основе ферропниктидов. Сформулированы условия на параметры , которые позволят произвести такие эксперименты.

----------------------- На семинар приглашаются все желающие. Пропуск слушателей семинара, не являющихся студентами, аспирантами или сотрудниками НИТУ «МИСиС», будет осуществляться при предъявлении паспорта при условии предварительной записи на семинар по ссылке http://smm.misis.ru/events/seminars/ (до 14:00 дня семинара).

Семинар 27 ноября 2014 г. (15:00) состоится в Аудитории – Б-636 (главный корпус) НИТУ «МИСиС», 6 этаж.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 21 ноября 2014 г., ИТФ, 15:00
Даниил Антоненко
Квантовый эффект Холла в графене

Обзор работ

Nature 505, 528 (2014) Tunable symmetry breaking and helical edge transport in a graphene quantum spin Hall state, A F Young, J D Sanchez-Yamagishi, B Hunt, S H Choi, K Watanabe, T Taniguchi, R C Ashoori and P Jarlillo-Herrero,

Nat Phys 8, 550 (2012) Spin and valley quantum Hall ferromagnetism in graphene, A F Young, C R Dean, L Wang, H Ren, P Cadden-Zimansky, K Watanabe, T Taniguchi, J Hone, K L Shepard and P Kim

Семинар сектора квантовой мезоскопики, четверг 20 ноября 2014 г., ИФП, 11:30
К. С. Тихонов
Обзор недавних работ по многочастичной локализации
Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 14 ноября 2014 г., ИТФ, 15:00
Eslam Khalaf (MPI FKF Stuttgart)
Localization at the edge of a 2D topological insulator

We study transport via edge modes of a 2D topological insulator. Topological protection prevents complete localization of the edge states; however, quantum interference effects are still relevant for the transport properties at finite length scales. We mainly focus on the two most experimentally relevant cases: (i) a junction between two quantum Hall insulators with different filling factors and hence an imbalance in the number of right- and left-propagating modes (symmetry class A) and (ii) a relatively thick HgTe quantum well in the insulating state with an arbitrary number of edge modes (symmetry class AII). We derive the distribution of transmission probabilities as a function of the distance between leads. This allows us to demonstrate topological effects in the average conductance and the shot noise of the setup. We also consider mesoscopic fluctuations and compute the variance of conductance. This quantity is strongly influenced by topology in the quantum Hall case. All the calculations are carried out assuming localization effects are weak, i.e., in the short length limit. Technically, this amounts to studying 1D non-linear sigma model with a proper topological term and source fields on the semiclassical level. Remarkably, the semiclassical limit of the 1D sigma model can be exactly mapped onto a fully quantum 0D sigma model of a different symmetry class. This allows us to identify the distribution of transmission probabilities with the spectrum of a certain random matrix.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 14 ноября 2014 г., ИТФ, 11:30
П. М. Островский
Плотность состояний в двумерном киральном металле с вакансиями

Изучены явления квантовой интерференции в двумерном киральном металле с вакансиями. Показано, что случайно распределенные вакансии представляют собой особый тип кирального беспорядка и сильно меняют критические свойства кирального металла при нулевой энергии. В частности, средняя плотность состояний ведет себя как ρ ~ E-1 |lnE|-3/2, а корреляционная длина как Lc ~ |lnE|, в пределе E→0. Когда средняя плотность вакансий различна в двух подрешетках, возникает конечная средняя плотность нулевых мод и открывается щель в квазиклассической плотности состояний на нулевой энергии. Мезоскопические флуктуации размывают эту щель и приводят к экспоненциально затухающим хвостам плотности состояний на малых энергиях.

Шмидтовский семинар по сверхпроводимости, четверг 13 ноября 2014 г., МИСиС, 15:00
Е.В. Ильичев, руководитель группы Лаборатории квантового детектирования Института фотонных технологий (Institute of Photonic technology , Jena, Germany)
Сверхпроводящие детекторы

В первой части доклада будут представлены принципы работы и основные характеристики сверхпроводящих детекторов, таких как болометры и СКВИДы. Будут обсуждаться некоторые направления, в которых сверхпроводящие датчики нашли широкое применение.

Вторая часть доклада будет посвящена оригинальным результатам, полученным группой, которой руководит автор. Они основаны на узком распределении переключений нешунтированного джозефсоновского туннельного контакта из состояния с нулевым напряжением в состояние с конечным напряжением при температурах ниже 1 К. Такое поведение контакта может быть использовано для реализации сверхчувствительных детекторов в гигагерцовом диапазоне. Будут представлены теоретические оценки и первые экспериментальные данные.

Теоретический семинар, четверг 30 октября 2014 г., ИФП, 11:30
Андрей Голов (Университет Манчестера)
Диссипация турбулентности в сверхтекучем гелии в пределе нулевой температуры

We will review Manchester experiments on quantum turbulence in superfluid 4He generated by various means. The main focus is on the limit of zero temperatures, in which the turbulence is fully represented by tangled quantized vortex lines. In this regime, the dynamics of the vortex lines span length scales from the size of container to nearly atomic scale, at which energy is transmitted to phonons. A quantum cascade of energy, involving individual quantized vortex lines (and hence, having no analogs in classical turbulence), is necessary for the energy of large-scale flow to be transferred to the dissipative short scales. The processes maintaining the cascade are believed to be: hydrodynamic interactions of vortex lines, reconnections of vortex lines, interaction of excitations such as small vortex loops and Kelvin waves on vortex lines. The dissipative length scale can be increased (i.e. the quantum cascade curtailed) by increasing temperature above 0.4 K due to the scattering of thermal excitations by vortex lines. Three different means of generating turbulence will be discussed (each having an analog in classical turbulence, thus allowing comparison with classical results): (a) With the towed grid, we produce turbulence that is nearly homogeneous and isotropic. Studying the free decay allows the rate of dissipation to be quantified [6]. (b) An unsteady rotation of a square-shaped container allows to create anisotropic turbulence — that decays more slowly [1,5,6]. In the presence of the steady background rotation, the following phenomena are observed: steady polarization of vortex lines, non-zero threshold for turbulence onset, resonances of inertial waves [4]. (c) With an immersed jet of variable duration and intensity (created by a current of injected electrons), a cross-over from ultraquantum («non-structured» or «Vinen») turbulence to quasiclassical («structured» or «Kolmogorov») turbulence is observed [2,3]. (References: [1] P. M. Walmsley, A. I. Golov, H. E. Hall, A. A. Levchenko and W. F. Vinen, Dissipation of quantum turbulence in the zero-temperature limit, Phys. Rev. Lett. 99, 265302 (2007). [2] P. M. Walmsley and A. I. Golov, Quantum and quasiclassical types of superfluid turbulence, Phys. Rev. Lett. 100, 245301 (2008). [3] A. I. Golov, P. M. Walmsley, P. Tompsett, Charged Tangles of Quantized Vortices in Superfluid 4He, J. Low Temp. Phys. 161, 509-525 (2010). [4] P. M. Walmsley and A. I. Golov, Rotating quantum turbulence in superfluid 4He in the T=0 limit, Phys. Rev. B 86, 060518(RC) (2012). [5] Paul Walmsley, Dmitry Zmeev, Fatemeh Pakpour, and Andrei Golov, Dynamics of quantum turbulence of different spectra, PNAS 111 (Supplement 1) 4691-4698 (2014). [6] D. E. Zmeev, P. M. Walmsley, A. I. Golov, P. V. E. McClintock, S. N. Fisher, and W. F. Vinen, Turbulence in superfluid 4He generated by various means (in preparation).)

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 24 октября 2014 г., ИТФ, 15:00
Татьяна Голикова (ИФТТ)
Эффект близости и когерентные явления в гибридных структурах сверхпроводник-нормальный металл-ферромагнетик

Работа посвящена изготовлению субмикронных планарных S-N-S джозефсоновских контактов, планарных гибридных структур на основе сверхпроводника, нормального металла и ферромагнетика, экспериментальному исследованию особенностей эффекта близости и сверхпроводящего транспорта через такие структуры, реализации S-(N/F)-S - джозефсоновского контакта с ферромагнитным монодоменным подслоем (F), исследованию влияния ферромагнитного подслоя на парный и квазичастичный транспорт через джозефсоновский S-(N/F)-S контакт, изучению нелокальных неравновесных эффектов в многотерминальных SNS структурах, связанных с инжекцией квазичастиц в один из берегов джозефсоновского S-N-S контакта.

Теоретический семинар, четверг 23 октября 2014 г., ИФП, 11:30
В.М. Пудалов (ФИАН)
Electron-electron interaction effects in monotonic and oscillatory magnetotransport in 2D electron systems

Studying the oscillatory magnetorestance in crossed fields, we found that the product (m*TD) that determines damping of quantum oscillations, to the first approximation is equal in the majority and minority subbands even though the spin polarization degree amounts to about 66%. This result confirms theory predictions that the interaction takes place at high energies > EF rather than within narrow strip of energies EF ± T. To the next approximation, we revealed a difference in the damping factor of the two spin subbands, which causes skewness of the oscillation lineshape. The difference, quantified with the skew factor can be as high as 20%. The skew factor decreases as B or temperature grow, or B decreases; for low electron densities and high in-plane field the skew factor even changes sign. In contrast to the conventional theory, the product (m*TD) varies with perpendicular field and (nonmonotonically) with temperature. These dependencies explain notable scattering of the m*(n) values experimentally obtained under assumption of the T-independent (m*TD).

The monotonic magnetoconductance in the in-plane field δσ(B,T) was found to scales in a sharp contrast to the theory predictions: whereas below a density dependent temperature T<T* it scales as theory predicted, (B2/T), at higher temperatures T>T*, it scales as (B2/T2). The latter dependence, hence, mimics the behavior anticipated for the low-temperature diffusive regime of interaction. These functional dependencies are at odd with interaction quantum corrections. The crossover temperature T*(n) correlates well with the inflection point at the strong σ(T) dependence in zero field, inherent for high mobility samples. Our data thus point at the existence of an energy scale T* beyond the EF. The results also call in question the previous attempts to exploit the parallel field MR as a tool to determine Fermi liquid coupling constants, F0a and γ2, and to plot the two-parameter phase diagrams for interacting and disordered 2D electron systems.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 10 октября 2014 г., ИТФ, 15:00
Игорь Горный
Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 10 октября 2014 г., ИТФ, 11:30
Александр Шнирман (КТИ), Yuval Gefen, Arijit Saha, И.С. Бурмистров, М.Н. Киселев, Alexander Altland
Теория Амбегаокара-Эккерна-Шона для коллективного спина: геометрический ланжевеновский шум

Для маленькой ферромагнитной частицы и/или квантовой точки около стоунеровской неустойчивости изучена динамика полной намагниченности в присутствие туннельной связи с металлическом резервуаром. Обобщено действие Амбегаокара-Эккерна-Шона и соответствующие уравнения движения, известные для зарядовой степени свободы (U(1) случай), на случай намагниченности (SU(2)). Ланжевеновские силы в этих уравнениях определяются геометрической фазой. С помощью ланжевеновских уравнений мы показываем, что низкотемпературная диффузия намагниченности на сфере Блоха определяется геометрической фазой. Обсуждается возможность экспериментального наблюдения этого явления.

Теоретический семинар, четверг 9 октября 2014 г., ИФП, 11:30
Леонид Прядко (Калифорнийский Университет, Риверсайд)
Квантовые низкоплотностные коды и нелокальные спиновые модели

Локальность — один из основополагающих принципов построения физических моделей. Так, в модели Изинга, каждый член в гамильтониане может соответствовать связи между ближайшими соседями на заданной решетке. Что получится если условие локальности опустить? Я отвечу на этот вопрос на примере неупорядоченных спиновых моделей описывающих процедуру декодирования квантовых низкоплотностных кодов. Таким образом могут быть получены как традиционные локальные спиновые модели (модель Изинга, калибровочная модель Z2), так и нетривиальные нелокальные модели которые не были изучены ранее. Упорядоченная фаза в таких моделях соответствует наличию глубокого минимума свободной энергии; “пост-топологическими” возбуждениями являются протяженные дефекты обобщающие понятие доменной стенки. Известно несколько конструкций квантовых низкоплотностных кодов с конечной скоростью. В соответствующих спиновых моделях число различных типов дефектов экспоненциально велико. В таких моделях возможен чисто энтропийный фазовый переход, когда аналог поверхностного натяжения для дефектов каждого типа остается конечным.

[A. A. Kovalev and L. P. Pryadko, “Spin glass reflection of the decoding transition for quantum error correcting codes”, arXiv:1311.7688]

Коллоквиум Междисциплинарного центра фундаментальных исследований МФТИ, среда 8 октября 2014 г., МФТИ, ГК 113, 17:00
А.Д. Мирлин (Технологический Институт Карлсруэ)
Андерсоновская локализация: мультифрактальность, симметрии, топология и взаимодействие

В докладе будет представлен обзор современного состояния исследований в области андерсоновской локализации в неупорядоченных системах. В частности, будут обсуждены: мультифрактальность волновых функций в окрестности переходов Андерсона или между различными фазами топологических изоляторов, классы симметрии неупорядоченных систем и роль симметрии в локализации, эффекты топологии, топологические изоляторы и сверхпроводники, роль межэлектронного взаимодействия.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 26 сентября 2014 г., ИТФ, 15:00
С. В. Зайцев-Зотов (ИРЭ РАН)
Влияние структурных дефектов и атомных ступеней на локальную плотность состояний атомно-чистой поверхности топологического изолятора Bi2Se3

Представлены результаты исследования атомно-чистой поверхности топологического изолятора Bi2Se3 методами сверхвысоковакуумной низкотемпературной сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и спектроскопии (СТС). Обнаружены дефекты глубина залегания и ожидаемый заряд которых соответствует р-типу проводимости объема кристалла. Знак термо-эдс также соответствует р-типу проводимости. Результаты исследований методами туннельной спектроскопии показывают, что уровень химического потенциала находится внутри запрещенной зоны объема. Обнаружено изменение локальной плотности состояний вблизи края пятислойной ступени, которое соответствует сдвигу положения вершины дираковского конуса относительно объемной зоны или же также сдвигу химического потенциала вблизи края ступени.

по работе A.Yu. Dmitriev et al., http://arxiv.org/abs/1408.4991

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 26 сентября 2014 г., ИТФ, 11:30
Maksym Serbyn, Z. Papic, Dmitry Abanin
Quantum quenches in the many-body localized phase

Many-body localized (MBL) systems are characterized by the absence of transport and thermalization, and therefore cannot be described by conventional statistical mechanics. In this talk I will discuss the behaviour of local observables in an isolated MBL system following a quantum quench. For the case of a global quench, the local observables reach stationary, highly non-thermal values at long times as a result of slow dephasing characteristic of the MBL phase. These stationary values retain the local memory of the initial state due to the existence of local integrals of motion in the MBL phase. The temporal fluctuations around stationary values exhibit universal power-law decay in time, with an exponent set by the localization length and the diagonal entropy of the initial state. Such a power-law decay holds for any local observable and is related to the logarithmic in time growth of entanglement in the MBL phase. This behaviour distinguishes the MBL phase from both the Anderson insulator (where no stationary state is reached), and from the ergodic phase (where relaxation is expected to be exponential). Quench protocols considered in this talk can be naturally implemented in systems of ultra cold atoms in disordered optical lattices, and the behaviour of local observables provides a direct experimental signature of many-body localization. [arXiv:1408.4105; arXiv:1403.0693]

Теоретический семинар, четверг 25 сентября 2014 г., ИФП, 11:30
В.Е. Кравцов (Abdus Salam ICTP, Trieste)
Anderson localization models on Bethe Lattice and Random Regular Graphs: is the extended state always ergodic?
Коллоквиум Междисциплинарного центра фундаментальных исследований МФТИ, среда 24 сентября 2014 г., МФТИ, ГК 113, 17:00
В. Е. Кравцов (Международный центр теоретической физики им. А.Салама, Триест, Италия)
Статистические свойства волновых функций: беспорядок, фрактальность, локализация
Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 19 сентября 2014 г., ИТФ, 15:00
М. В. Фейгельман
Теоретический семинар, четверг 18 сентября 2014 г., ИФП, 11:30
А.Ю. Кунцевич (ФИАН)
Entropy measurements in 2D systems

In this talk I am going to discuss the experimental technique to measure entropy-per-electron in gated 2D systems, the we recently developed. We applied this technique to study magnetooscillations in Si and GaAs-based 2D systems and zero-perpendicular field effects. The latter originate from: (i) non-degeneracy of the Fermi system and (ii) electron-electron correlations. In particular, we explore enhanced effective mass in non-degenerate strongly correlated plasma regime EF < T < U (where U is the Coulomb energy e2 / ‹ r ›).

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 12 сентября 2014 г., ИТФ, 15:00
Artem Sboychakov (ITAE RAS, Moscow)
AA-stacked bilayer graphene in an applied electric field: Tunable
antiferromagnetism and coexisting exciton order parameter

We study electronic properties of AA-stacked bilayer graphene. In the single-particle approximation such a system has one electron band and one hole band crossing the Fermi level. If the bilayer is undoped, the Fermi surfaces of these bands coincide. Such a band structure is unstable with respect to a set of spontaneous symmetry violations. Specifically, strong on-site Coulomb repulsion stabilizes antiferromagnetic order. At small doping and low temperatures, the homogeneous phase is unstable and experiences phase separation into an undoped antiferromagnetic insulator and a metal. The metallic phase can be either antiferromagnetic (commensurate or incommensurate) or paramagnetic depending on the system parameters. We derive the phase diagram of the system on the doping-temperature plane and find that under certain conditions, the transition from the paramagnetic to the antiferromagnetic phase may demonstrate reentrance. The application of the transverse voltage induces the exciton order parameter coexisting with antiferromagnetism. The value of this second order parameter is proportional to the biased voltage and the value of the nearest- neighbor inter-plane Coulomb repulsion.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 5 сентября 2014 г., ИТФ, 11:30
M.V. Feigelman and A.S. Ioselevich
Coulomb blockade for tunneling through a “long island”

We consider a Coulomb blockade effects for tunnelling through a piece of wire with large resistance $R\gg 1$. This system can not be treated as a zero-dimensional one, as the dynamics of internal inhomogeneous degrees of freedom is crucial. At moderately high temperatures the linear conductance $G$ of the system is suppressed due to the one-dimensional Coulomb zero bias anomaly effect. At low $T$, besides the standard activational factor, there is an additional $T$-independent (though also exponentially strong!) suppression of $G$. It arises due to the tunnelling evolution of the charge in the wire to the equivipotential distribution. In the intermediate range of $T$ the $G(T)$ dependence is a power law, as in the phenomenological environmental theory. The effective ``environmental resistance'', entering the power exponent, is found explicitly. It depends on the length of the wire and on the positions of the contacts.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, понедельник 28 июля 2014 г., ИФП им. Капицы, 10:00
E. Sukhorukov (University of Geneve)
Fermi Edge Singularity in Chiral One-dimensional Systems far from Equilibrium

We study the effects of strong coupling of a localized state charge to one-dimensional electronic channels out of equilibrium. While the state of this charge and the coupling strength determine the scattering phase shifts in the channels, the non-equilibrium partitioning noise induces the tunneling transitions to the localized state. The strong coupling leads to a non-perturbative backaction effect which is manifested in the orthogonality catastrophe and the Fermi edge singularity in the transition rates. The non-Gaussian component of noise brakes the charge symmetry, shifting the position of the tunneling resonance depending on the sign of the dissipative current and the transparency of the noise emitting partitioning quantum point contact.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 4 июля 2014 г., ИТФ, 11:00
Y. Tanaka (Nagoya University, Japan)
Theory of topological superconductivity
Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 20 июня 2014 г., ИТФ, 11:30
Ivan Protopopov

We show that nonequilibrium phenomena in dispersive Luttinger liquids posses remarkable weak-strong coupling duality between bosonic and fermionic descriptions. The duality manifests itself both in the collisionless dynamics of a density pulse (via crossover from essentially free-fermion evolution to hydrodynamics) and in the relaxation of fermionic and bosonic excitations.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 30 мая 2014 г., ИТФ, 11:30
Константин Тихонов
Дефазировка электронов в графене за счёт взаимодействия с изгибными фононами.

Мы исследуем дефазировку электронов в графене за счет взаимодействия с изгибными фононами. Оказывается, что соответствующий вклад может быть порядка электрон-электронного вклада даже при низких температурах. Вычисление проводится в широком диапазоне температур, продемонстрировано, что обсуждаемый вклад меняет температурное поведение с T2 на T c ростом температуры и растет с электронной плотностью, в отличие от вклада электрон-электронных взаимодействий, что делает принципиально возможным его обнаружение в экспериментах по слабой локализации в графене.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 25 апреля 2014 г., ИТФ, 11:30
Денис Баско (CNRS, Гренобль)
Об умножении носителей в графене

Изучается релаксация одного возбуждённого электрона в зоне проводимости графена при нулевой температуре и уровне Ферми в дираковской точке посредством испускания электронно-дырочных пар за счёт кулоновского взаимодействия. Важную роль в этом процессе играет отклонение спектра от конической формы (тригональная гофрировка). В результате, релаксация оказывается запрещённой для некоторых направлений начального импульса электрона и разрешённой для других (для этого случая сосчитано время релаксации).

Теоретический семинар, четверг 24 апреля 2014 г., ИФП, 11:30
В.Я. Покровский (ИРЭ РАН)
Уникальные электромеханические свойства квазиодномерных проводников с волной зарядовой плотности

Речь пойдёт о квазиодномерных проводниках, в которых ниже температуры пайерлсовского перехода возникает волна зарядовой плотности (ВЗП). Большинство таких соединений представляют собой нитевидные кристаллы. Будет рассказано о следующих эффектах: снижении упругих модулей при срыве ВЗП с примесей, изменении длины образцов под действием электрического поля или термоциклирования, неоднородной деформации образцов в электрическом поле. Наиболее подробно будет рассказано о деформации кручения, в частности, о крутильных колебаниях. Все перечисленные эффекты можно качественно описать на языке упругого взаимодействия ВЗП с решёткой кристалла. Однако есть основания полагать, что такое описание — чрезмерно упрощённое. [Литература: В.Я. Покровский, С.Г. Зыбцев, М.В. Никитин, И.Г. Горлова, В.Ф. Насретдинова, С.В. Зайцев-Зотов. «Высокочастотные, „квантовые“ и электромеханические эффекты в квазиодномерных кристаллах с волной зарядовой плотности», УФН, 183, 33 (2013).]

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 18 апреля 2014 г., ИТФ, 15:00
В. В. Погосов (ИТПЭ)
Вероятностный подход к решению уравнений Ричардсона-Годена (анзаца Бете)

Предложен новый поход к решению уравнений Ричардсона-Годена, которые определяют собственные состояния гамильтониана теории Бардина-Купера-Шриффера (БКШ). Вместо непосредственного решения этих уравнений можно перейти к вероятностному представлению и затем реконструировать положения корней этих уравнений на комплексной плоскости, используя методы интегрирования. При этом возникают интегралы сельберговского типа, фигурирующие в конформной теории поля и теории случайных матриц. В работе проведены аналитические расчеты для низкоэнергетической части спектра системы в термодинамическом пределе, для которого подтверждено согласие со среднеполевыми предсказаниями БКШ. Также представлены некоторые результаты для систем произвольного размера, для чего была привлечена идея о симметрии между парами электронов и парами дырок. Вероятностный подход может быть полезен и для решения других типов уравнений Бете.

Теоретический семинар, четверг 17 апреля 2014 г., ИФП, 11:30
Ю.И. Латышев (ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН)
Квантовая интерференция дираковских фермионов в наноперфорированном графене

Рассмотрены недавние эксперименты по эффекту Ааронова-Бома на проводящих краевых состояниях, локализованных вокруг наноотверстий в наноперфорированнованных графеновых структурах [1], а также эксперименты по наблюдению орбитального квантования краевых дираковских фермионов при их движении вокруг наноотверстия в нулевом магнитном поле [2]. Результаты экспериментов обоих типов согласуются с теорией краевых состояний таммовского типа в графене. Литература: [1] Yu.I. Latyshev et al., cond-mat arXiv : 1310.0991. [2] Yu.I. Latyshev, A.P. Orlov, A.V. Frolov et al., JETP Lett., 98, 214 (2013).

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 11 апреля 2014 г., ИТФ, 15:00
Э. В. Девятов (ИФТТ)
Динамика намагниченности, вызванная протекающим током, на границе двумерной электронной системы с сильным спин-орбитальным взаимодействием

Мы экспериментально исследовали транспорт через интерфейс между ферромагнетиком (пермаллой) и краем двумерной электронной системы с сильным спин-орбитальным взаимодействием типа Рашбы. Мы обнаружили сильно нелинейные транспортные характеристики в области малых токов при милликельвиновых температурах. Обнаруженная нелинейность полностью подавляется при достижении некоторых значений температуры, магнитного поля или тока через интерфейс. Мы интерпретируем данное поведение как результат спиновой аккумуляции вблизи интерфейса и её абсорбции, вызванной протекающим током (magnetization torque).

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 4 апреля 2014 г., ИТФ, 15:00
Dmitry Bagrets (Institute for Theoretical Physics, University of Cologne)
Quantum criticality in quasi one-dimensional topological nanowires

Using the combination of analytical and numerical techniques we develop the theory of quantum criticality in disordered topological multi-channel nanowires of symmetry classes AIII and BDI [1]. The minimal representative phase portrait is characterized by two parameters $(\mu, w)$, where $\mu$ is the external control parameter (e.g. the chemical potential) and $w$ is the disorder strength. With the increase of $w$ at a fixed value of $\mu$ the wires generically undergo a sequence of topological phase transitions before the asymptotic state of a trivial Anderson insulator is reached. The universal description of the systems is given in terms of two parameters $(g,\chi)$, where $g$ is conductance and $\chi$ is a topological angle. Contour lines of half-integer valued $\chi$ in $(\mu, w)$-parameter space define phase boundaries between distinct topological sectors. Upon increasing the length of the wire, the pair $(g, \chi)$ exhibits flow similar to the celebrated two parameter flow describing the class A quantum Hall insulator. However, unlike the quantum Hall system, an exact analytical description of the entire phase diagram can be given. We corroborate the quantitative validity of our theory by comparison to numerical transfer matrix computations.

[1] A. Altland, D. Bagrets, L. Fritz, A. Kamenev, H. Schmiedt, arXiv:1402.1738

Теоретический семинар, четверг 3 апреля 2014 г., ИФП, 11:30
Л.Б. Иоффе
Фазовая диаграмма цепочки бездиссипативных джозефсоновских контактов
Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 28 марта 2014 г., ИТФ, 14:00
П. Григорьев
Магнитосопротивление слоистых металлов

Будет дана классификация различных предельных случаев, связанных с соотношениями между интегралом межслоевого перескока, расстоянием, и шириной уровней Ландау. В каждом предельном случае будут указаны метод вычисления межслоевой проводимости в сильно анизотропных квазидвумерных металлах, область применимости этого метода, и главные результаты этих расчетов.

[*] P. D. Grigoriev, "Longitudinal interlayer magnetoresistance in quasi-two-dimensional metals", Phys. Rev. B 88, 054415 (2013).

а также
[1] P. D. Grigoriev, «Theory of the Shubnikov-de Haas effect in quasi-two-dimensional metals», Phys. Rev. B 67, 144401 (2003).
[2] P. D. Grigoriev, “Monotonic growth of interlayer magnetoresistance in strong magnetic field in very anisotropic layered metals”, JETP Lett. 94, 47 (2011).
[3] P. D. Grigoriev, “Weakly incoherent regime of interlayer conductivity in magnetic field”, Phys. Rev. B 83, 245129 (2011).
[4] P. D. Grigoriev, M. V. Kartsovnik, W. Biberacher, «Magnetic-field-induced dimensional crossover in the organic metal α-(BEDT-TTF)2KHg(SCN)4», Phys. Rev. B 86, 165125 (2012).
[5] A. D. Grigoriev and P.D. Grigoriev, Crossover from the weak to strong-field behavior of the longitudinal interlayer magnetoresistance in quasi-two-dimensional conductors, Физика низких температур 40(4), 472 (2014).

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 28 марта 2014 г., ИТФ, 11:30
G.E. Volovik
Flat-band and room-temperature superconductivity
Теоретический семинар, четверг 27 марта 2014 г., ИФП, 11:30
Андрей Турлапов (Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород)
Переход между ферми- и бозе-статистикой в 2-мерной системе

В едином эксперименте происходит перестройка системы между бозонным и фермионным состоянием. Эксперимент выполнен с газом ферми-атомов лития-6 с s-взаимодействием при температуре ~ 10 нК. При росте взаимодействия атомы объединяются в 2-атомные молекулы бозоны. 2-мерность достигнута плотным удержанием вдоль одного из направлений. Чистота ультрахолодной атомной системы даёт возможность сравнивать данные с теоретическими моделями, построенными из первых принципов, без свободных параметров. В частности, найденное нами отличие давления слабо взаимодействующего ферми-газа от предсказания для однородной ферми-жидкости может стать стимулом для развития теории 2-мерных мезоскопических систем. Измерения в сильно взаимодействующем газе, между ферми- и бозе-режимами, показывают необходимость учета 3-мерного характера взаимодействий при моделировании газа с 2-мерной кинематикой.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 21 марта 2014 г., ИТФ, 11:30
Я.В. Фоминов
Отчет о XVIII Международном симпозиуме "Нанофизика и наноэлектроника", 10-14 марта 2014 г., Нижний Новгород
Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 7 марта 2014 г., ИТФ, 11:30
С.В. Иорданский
Проводимость наполовину заполненного уровня Ландау
Теоретический семинар, понедельник 24 февраля 2014 г., ИФП, 10:00
Борис Нарожный (Karlsruhe Institute of Technology, Germany)
Spinful fermionic ladders at incommensurate filling: Phase diagram, local perturbations, and ionic potentials

We study the effect of external potential on transport properties of the fermionic two-leg ladder model. The response of the system to a local perturbation is strongly dependent on the ground state properties of the system and especially on the dominant correlations. We categorize all phases and transitions in the model (for incommensurate filling) and introduce ’’hopping-driven transitions’’ that the system undergoes as the inter-chain hopping is increased from zero. We also describe the response of the system to an ionic potential. The physics of this effect is similar to that of the single impurity, except that the ionic potential can affect the bulk properties of the system and in particular induce true long range order.

Теоретический семинар, четверг 13 февраля 2014 г., ИФП, 15:00
M.A. Zudov (School of Physics and Astronomy, University of Minnesota, USA)
Nonequilibrium transport in high Landau levels of 2D systems: recent developments

Over the last decade, magneto transport in very high Landau levels of high-mobility 2D electron systems (2DES) hosted in GaAs/AlGaAs quantum wells revealed a variety of new intriguing phenomena. Two prime examples of these phenomena are microwave-induced resistance oscillations (MIRO) and associated zero-resistance states which emerge when a high-mobility 2DES is irradiated by microwave radiation. Another prominent effect is Hall field-induced resistance oscillations (HIRO) which appear in differential resistivity when a system is driven by a dc field. Both MIRO and HIRO originate from inter-Landau level transitions owing to photon absorption and/or impurity scattering. In this talk I will discuss our recent experimental studies on i) Shubnikov-de Haas oscillations in conventional high-mobility 2D electron gas in GaAs/Al0.24Ga0.76As quantum wells irradiated by sub-terahertz (up to 0.4 THz) radiation, ii) MIRO and HIRO in AlxGa1-xAs/Al0.24Ga0.76As quantum wells with x up to 0.0078, and, finally, iii) observation of MIRO in a moderate-mobility 2D hole gas hosted in a pure Ga/Si0.2Ge0.8 quantum well.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 7 февраля 2014 г., ИТФ, 11:30
Karen Michaeli (Weizmann Inst)
Novel phases in topological superconducting quantum dots

Recent progress in realizing topological superconductors has paved the road to study new physical phenomena resulting from the non-abelian statistics of the Majorana modes they host. A particularly interesting situation arises when Majorana bound states in a closed topological superconducting dot are coupled to external normal leads. In this talk , we will show that interactions with the quantum dot drive the lead electrons into a non-Fermi liquid phase, which can be understood by mapping the problem to a variant of a Kondo system. Interestingly, the non-Fermi liquid states in these systems are more robust than in the conventional two channel Kondo problem. This is because realizations with different numbers of metallic leads are connected to each other by a line of fixed points. We will conclude with a discussion of the experimental consequences of our theory.

Теоретический семинар, четверг 6 февраля 2014 г., ИФП, 11:30
Karen Michaeli (Weizmann Institute of Science)
Probing interactions with thermal transport

Thermal and thermoelectric conductivities are ideal probes of interaction effects in correlated electron systems. This is because, in contrast to an electric current, a heat current can be transmitted also by neutral quasiparticles. For instance, energy can be carried by excitations that mediate interactions between other quasiparticles. In my talk I will present two examples of the dramatic effect of interactions on thermal and thermoelectric transport phenomena. The first is the Nernst effect in the vicinity of the superconducting phase transition. I will discuss the anomalous behavior of the Nernst effect near the magnetic-field-induced quantum critical phase transition. The second example is thermal conductivity in spin liquids. Spin liquids can form in the vicinity of the Mott metal-insulator transition when the charge is gapped while the spin degrees of freedom strongly fluctuate. These low energy excitations, dubbed spinons, can conduct heat. The spinons also exhibit a magnetic interaction that leads to non-Fermi liquid behavior. I will show that even in the absence of disorder this strong interaction provides an efficient relaxation mechanism for the heat current.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 31 января 2014 г., ИТФ, 15:00
С. И. Дорожкин (ИФТТ)
Flips of electric field in microwave-induced states with spontaneously broken symmetry

We present new results on the bistability effect recently observed [Dorozhkin et al., Nature Physics 7, 336 (2011)] in two-dimensional electron systems subjected to the microwave radiation. The effect appears as switching between two states with different electric potential distribution across a sample. Our results here imply that the main difference between these two states is an opposite direction of a long lengthscale electric field which arises spontaneously under conditions when the observable magnetoresistance tends to zero. Although a possibility of the field reversal is an inherent property of states with spontaneously broken symmetry, so far such effect was never observed under stationary external conditions.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 31 января 2014 г., ИТФ, 11:30
Igor Lukyanchuk
Static and dynamic properties of polarization domains in ferroelectric nanostructures

Developing of novel technologies of functionalization of nano-size ferroelectric samples emerged the growing interest in exploration of such naturally-formed structures as polarization domains. I will present two recent results concerning the dynamic and static properties of domain self-organization.
The first part of my talk will concern the possible application of the domain structures in emerging technologies of Terahertz-detecting devices. We have studied the dynamical permittivity in ferroelectric nanometricaly-thin films with periodic domain structure, sandwiched between two paraelectric layers. The resulting frequency-dependent permittivity demonstrates collective resonance mode in sub-Terahertz frequency region and Debye-like relaxation behavior at low frequencies.
In the second part of my talk I will consider the study of domain-shape instabilities, recently observed in the ferroelectric polymer PVDF-TrFE films having the lower orthorhombic crystallographic symmetry and demonstrating the hexagonal domain faceting. This effect can arise from purely electrostatic depolarizing forces. We show that in contrast to magnetic bubble shape domains where such type of deformation instability has a predominantly elliptical character, the emergence of more symmetrical circular harmonics is favored in ferroelectrics with high dielectric constant.