Transport linear por um ponto quântico acoplado a um nanofio topológico

• Processo: 22/14145-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: José Carlos Egues de Menezes
• Beneficiário: João Pedro Carvalho Costa
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: BTK model | Kitaev model | Landauer-Buettiker | Majorana Fermions | Rashba spin orbit interactions | Topological superconductivity | Matéria topológica

Resumo

Esse novo projeto é uma continuação de um projeto anterior bem sucedido PUB/USP ("Programa Unificado de Bolsas USP") que vem sendo realizado pelo estudante de Iniciação Científica João Pedro; esse projeto inicial terminou em Agosto de 2022. O estudante recebeu outra bolsa PUB/USP (desde 09/2022); contudo, gostaríamos de pleitear uma bolsa FAPESP pois é mais prestigiada e também porque João Pedro poderia se beneficiar da reserva técnica. Obviamente, ele só manteria uma bolsa de estudos, caso a FAPESP lhe concedesse uma bolsa. A bolsa atual possivelmente seria transferida para outro estudante de Iniciação Científica em meu grupo. Junto com a nova proposta, nós anexamos o relatório científico descrevendo os resultados que João Pedro obteve neste projeto anterior (Setembro/2021-Agosto/2022). O estudante aprendeu uma grande quantidade de conceitos (introdutórios) de mecânica quântica (estados ligados e de espalhamento), física do estado sólido, diagonalização numérica, etc. e não só realizou a proposta de pesquisa inicial, mas também obteve resultados além do plano inicialmente proposto. Como o seu relatório mostra, João Pedro foi capaz de reproduzir com métodos analíticos e numéricos, resultados da literatura recente para a condutância de um fio topológico de Kitaev acoplados a terminais metálicos. Os resultados que o estudante reproduziu foram publicados por grupo líderes na area (e.g., o grupo de Das Sarma em Maryland; veja referências no fim do relatório do João Pedro.) Aqui apresentamos um projeto e um plano de trabalho para explorar em detalhes o espaço de parâmetros de um fio topológico, que já foi estudado previamente e atualmente está sendo investigado por João Pedro, a fim de encontrar novos fenômenos físicos. O desenvolvimento do projeto até agora e o que foi realizdo - do ponto de vista de um projeto de iniciação científica - é realmente notável. A quantidade de resultados gerados é impressionante (o relatório abaixo apresenta apenas um resumo dos resultados prévios obtidos). Impressionante também é como o aluno foi capaz de aprender rapidamente a navegar por tópicos avançados em matéria condensada teórica - mesmo que não compreendesse inteiramente as profundas implicações do que estava estudando. É nisso que ele vai focar nesta nova etapa.Este segundo ano servirá basicamente a dois propósitos: 1) explorar o espaço de parâmetros do sistema (realisticamente com o modelo efetivo - veja o plano de estudo do projeto) a fim de encontrar novos fenômenos relevantes e 2) obter uma compreensão mais física dos resultados já obtidos e aqueles a serem gerados. Em 1), a ideia básica é explorar o modelo de Kitaev e seu modelo parente, i.e., o nanofio com interação spin-órbita, campo Zeeman e supercondutividade induzida por proximidade, com intuito de obter estimativas realistas de parâmetros que levam a novos fenômenos físicos (e.g., condutância não-local, etc.). Em 2), o estudante irá descrever em detalhes todos os processos microscópicos por trás das características vistas nos gráficos da condutância. Estes correspondem aos chamados processos de Andreev. Eles são de vários tipos: processos Andreev locais e cruzados, processos Andreev diretos e inversos, processos Andreev ressonantes, etc. Não é inconcebível que esse projeto leve à descoberta de novos fenômenos físicos que possam potencialmente dar origem a uma publicação em revistas científicas de prestigio.