20、库仑阻塞量子点中的非平衡输运与退相干

库仑阻塞量子点中的非平衡输运与退相干

1. 引言

近年来，非平衡现象在凝聚态物理领域的关注度与日俱增。在量子点或通过电极电接触的分子等纳米系统中，只需施加偏置电压，就能轻松实现强烈的非平衡状态。

同时，理论研究也取得了显著进展。例如，发现了限制微观可逆系统非平衡动力学的精确涨落关系，这些关系对非平衡状态下电荷输运的全计数统计施加了对称关系，暗示了不同累积量之间的重要联系。此外，还开发了新的数值方法，能对强关联的非平衡问题获得精确的数值结果。对于特殊的可积模型，甚至可以通过散射贝塞尔近似方法得到非平衡情况的精确解。

为了建立必要的背景知识，我们将先总结量子点中的一些基本现象，如库仑阻塞和近藤效应。非平衡多体量子物理最通用且强大的方法是Keldysh形式理论，我们也会对其进行简要介绍。之后，将运用Keldysh形式理论来研究大库仑阻塞量子点中的非平衡输运，重点关注弱库仑阻塞区域，在此区域可以定量分析非平衡涨落引起的退相干现象。

2. 量子点中的库仑阻塞现象

2.1 基础知识

一个封闭的量子点（即未连接电极）对应于一个空间受限区域，其中包含N个自由电子（或空穴）。量子点通常为介观尺寸，典型线性尺寸在几纳米到几微米之间。在足够低的温度下，量子点可以保持量子相干性。

在半导体异质结构中，有通过顶栅调节的横向量子点，或层状结构中的垂直量子点。量子点也可以通过连接单个分子或短纳米管来实现。通常情况下，量子点中的电子运动具有经典混沌特性。

忽略电子 - 电子相互作用时，封闭量子点对应于薛定谔方程：
[
\left(-\frac{1}{2m^*}\nabla^2 + V_