Kvanttransport och dynamik i supraledande kvantmaterial

Forskningsprojekt, 2024 – 2027

Kvantmaterial är ett brett begrepp, som omfattar material med speciell elektronstuktur p.g.a. elektron-elektron-växelverkan eller topologiska egenskaper. Ett exempel är supraledare med Cooper-par med en inre struktur, t.ex. högtemperatursupraledare med d-vågssymmetri. Ett annat exempel är två-dimensionella kristaller med stark spinnbankoppling, som låser elektronens kvantmekaniska spinn till dess rörelsemängd. De topologiska egenskaperna definieras i “bulk” vid noll temperatur. Kanttillstånd uppstår som en konsekvens och de är skyddade av en symmetri. Ofta är det kanttillstånden som bär ström när man tillverkar komponenter som kan användas för energisnål elektronik, t.ex. inom spinntroniken. Men forskningen kring kvantmaterial är till stor del grundforskning.Experiment på faktiska komponenter berör material med defekter som kan vara triviala (topologiskt skydd) eller icke-triviala (bryter det topologiska skyddet). Det faktum att kontakterna kopplar kvantmaterialet till omvärlden kan ha konsekvens i sig själv, då vi får ett s.k. öppet kvantsystem med dissipation. Att ta hänsyn till dessa komplikationer från en teoretisk synvinkel är ett hett ämne inom forskningen och är vad detta projekt handlar om.En viktig del av projektet är att vidareutveckla våra numeriska programpaket: 1) SuperConga, en lösare av den kvasiklassiska Greensfunktionsteorin för supraledare som körs på grafikkort. Koden har under 2023 publicerats som öppen källkod. 2) Utveckling av ett nytt programpaket baserat på den finita element-metoden. Här har vi en första artikel publicerad som visar på potentialen. 3) en kvanttransportlösare för att ta fram icke-jämvikts-Greensfunktioner i generell geometri med kontakter inom en atomistisk beskrivning av materialen. Vi planerar att utveckla strategier för att lösa linjär respons till ett externt electromagnetiskt fält. I det långa perspektivet strävar vi mot en beskrivning av tidsberoende fenomen.