Высокотемпературный дробовой шум в одноканальном интерферометре Ааронова-Бома
Российский научный фонд, 25-12-00212
Ниязов Р.А.
1,2, Крайнов И.В.
1, Аристов Д.Н.
1,2,3, Качоровский В.Ю.
11Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт», Гатчина, Ленинградская обл., Россия
3Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия

Email: niyazov_ra@pnpi.nrcki.ru
Поступила в редакцию: 15 октября 2025 г.
В окончательной редакции: 29 октября 2025 г.
Принята к печати: 29 октября 2025 г.
Выставление онлайн: 25 декабря 2025 г.
Теоретически исследован дробовой шум в интерферометрах Ааронова-Бома, образованных одноканальными бесспиновыми квантовыми проволоками. Анализ сосредоточен на экспериментально важном режиме относительно высоких температур, когда тепловая энергия превышает расстояние между уровнями. Показано, что эффекты квантовой интерференции драматически меняют флуктуации тока даже тогда, когда можно было бы ожидать подавления когерентности. Продемонстрировано, что фактор Фано - отношение мощности дробового шума к шуму Шоттки - имеет резкие периодически повторяющиеся резонансы в зависимости от магнитного потока. Для симметричных интерферометров эти резонансы возникают при полуцелых квантах потока, в то время как геометрическая асимметрия приводит к появлению дополнительных особенностей при целых значениях потока. Показано, что интерферометры с разными конфигурациями контактов могут иметь одинаковый кондактанс, но существенно различающиеся характеристики шума, позволяя экспериментально определять свойства контактов через совместные измерения кондактанса и шума. Полученные результаты допускают прямую экспериментальную проверку и предлагают шумовую спектроскопию и характеризацию мезоскопических устройств в качестве мощного инструмента, дополнительного к измерениям кондактанса. Ключевые слова: эффект Ааронова-Бома, дробовой шум, мезоскопическая физика, квантовая интерферометрия, фактор Фано.
- Y. Aharonov, D. Bohm. Phys. Rev., 115 (3), 485 (1959)
- Y. Aharonov, D. Bohm. Phys. Rev., 130 (4), 1625 (1963)
- M. Buttiker, Y. Imry, M.Y. Azbel. Phys. Rev. A, 30 (4), 1982 (1984)
- M. Buttiker, Y. Imry, R. Landauer, S. Pinhas. Phys. Rev. B, 31 (10), 6207 (1985)
- E.A. Jagla, C.A. Balseiro. Phys. Rev. Lett., 70 (5), 639 (1993)
- A.P. Dmitriev, I.V. Gornyi, V.Y. Kachorovskii, D.G. Polyakov. Phys. Rev. Lett., 105 (3), 036402 (2010)
- P.M. Shmakov, A.P. Dmitriev, V.Y. Kachorovskii. Phys. Rev. B, 85 (7), 75422 (2012)
- P.M. Shmakov, A.P. Dmitriev, V.Y. Kachorovskii. Phys. Rev. B, 87 (23), 235417 (2013)
- A.P. Dmitriev, I.V. Gornyi, V.Y. Kachorovskii, D.G. Polyakov, P.M. Shmakov. JETP Lett., 100 (12), 839 (2015)
- A.P. Dmitriev, I.V. Gornyi, V.Y. Kachorovskii, D.G. Polyakov. Phys. Rev. B, 96 (11), 115417 (2017)
- D.E. Feldman, Y. Gefen, A. Kitaev, K.T. Law, A. Stern. Phys. Rev. B, 76 (8), 085333 (2007)
- C. Wang, D.E. Feldman. Phys. Rev. B, 82 (16), 165314 (2010)
- G. Yang. Phys. Rev. B, 91 (11), 115109 (2015)
- R.A. Niyazov, D.N. Aristov, V.Y. Kachorovskii. npj Comput. Mater., 6 (1) (2020)
- K. Kobayashi, M. Hashisaka. J. Phys. Soc. Jpn., 90 (10), 102001 (2021)
- R.A. Niyazov, I.V. Krainov, D.N. Aristov, V.Y. Kachorovskii. JETP Lett., 119 (5), 372 (2024)
- H.R. Shea, R. Martel, P. Avouris. Phys. Rev. Lett., 84 (19), 4441 (2000)
- V. Piazza, F. Beltram, W. Wegscheider, C.-T. Liang, M. Pepper. Phys. Rev. B, 62 (16), R10630 (2000)
- A. Fuhrer, S. Luscher, T. Ihn, T. Heinzel, K. Ensslin, W. Wegscheider, M. Bichler. Nature, 413 (6858), 822 (2001)
- U.F. Keyser, C. Fuhner, S. Borck, R.J. Haug, M. Bichler, G. Abstreiter, W. Wegscheider. Phys. Rev. Lett., 90 (19), 196601 (2003)
- S. Zou, D. Maspoch, Wang, C.A. Mirkin, G.C. Schatz. Nano Lett., 7 (2), 276 (2007)
- D.N. Aristov, P. Wölfle. Phys. Rev. B, 84 (15), 155426 (2011)
- D.N. Aristov, A.P. Dmitriev, I.V. Gornyi, V.Y. Kachorovskii, D.G. Polyakov, P. Wölfle. Phys. Rev. Lett., 105 (26), 266404 (2010)
- D.N. Aristov, I.V. Gornyi, D.G. Polyakov, P. Wölfle. Phys. Rev. B, 95 (15), 155447 (2017)
- Y. Blanter, M. Buttiker. Phys. Rep., 336 (1-2), 1 (2000)
- M.J.M. de Jong, C. W. J. Beenakker. Mesoscopic Electron Transport, ed. by L. Sohn, L. Kouwenhoven, G. Schön, 345 NATO ASI Series E, 225--258 (Kluwer Academic Publishing, Dordrecht, 1997)