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Single quasiparticle and electron emitter in the fractional quantum Hall regime

机译：分数量子霍尔体系中的单个准粒子和电子发射体

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摘要

We propose a device consisting of an antidot periodically driven in time by a magnetic field as a fractional quantum Hall counterpart of the celebrated mesoscopic capacitor-based single-electron source. We fully characterize the setup as an ideal emitter of individual quasiparticles and electrons into fractional quantum Hall edge channels of the Laughlin sequence. Our treatment relies on a master equation approach and identifies the optimal regime of operation for both types of sources. The quasiparticle/quasihole emission regime involves in practice only two charge states of the antidot, allowing for an analytic treatment. We show the precise quantization of the emitted charge, we determine its optimal working regime, and we compute the phase-noise/shot-noise crossover as a function of the escape time from the emitter. The emission of electrons, which calls for a larger amplitude of the drive, requires a full numerical treatment of the master equations as more quasiparticle charge states are involved. Nevertheless, in this case the emission of one electron charge followed by one hole per period can also be achieved, and the overall shape of the noise spectrum is similar to that of the quasiparticle source, but the presence of additional quasiparticle processes enhances the noise amplitude.
机译：我们提出了一种由解毒剂组成的装置，该解毒剂由磁场及时驱动，作为著名的基于介观电容器的单电子源的分数量子霍尔对应物。我们将装置完全描述为单个准粒子和电子进入Laughlin序列的分数量子霍尔边缘通道的理想发射器。我们的治疗方法依赖于主方程法，可以确定两种来源的最佳操作方案。在实践中，准粒子/准空穴发射机制仅涉及解毒剂的两个电荷状态，从而可以进行分析处理。我们展示了发射电荷的精确量化，确定了其最佳工作状态，并根据发射器的逸出时间来计算相位噪声/散粒噪声的交叉。电子的发射需要更大的驱动振幅，因为涉及更多的准粒子电荷状态，因此需要对主方程进行完整的数值处理。但是，在这种情况下，也可以实现每个周期发射一个电子电荷，然后发射一个空穴，并且噪声谱的整体形状类似于准粒子源的形状，但是附加的准粒子过程的存在会提高噪声幅度。

著录项

  • 来源
    《Physical review》 |2015年第20期|205409.1-205409.13|共13页
  • 作者

    D. Ferraro; J. Rech; T. Jonckheere; T. Martin;

  • 作者单位

    Aix Marseille Universite, Universite de Toulon, CNRS, CPT, UMR 7332, 13288 Marseille, France,Departement de Physique Theorique, Universite de Geneve, 24 quai Ernest Ansermet, CH-1211 Geneva, Switzerland;

    Aix Marseille Universite, Universite de Toulon, CNRS, CPT, UMR 7332, 13288 Marseille, France;

    Aix Marseille Universite, Universite de Toulon, CNRS, CPT, UMR 7332, 13288 Marseille, France;

    Aix Marseille Universite, Universite de Toulon, CNRS, CPT, UMR 7332, 13288 Marseille, France;

  • 收录信息
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    electronic transport in mesoscopic systems; noise processes and phenomena; quantum hall effects;

    机译：介观系统中的电子传输;噪声过程和现象;量子霍尔效应;

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