复合费米子边缘态、分数电荷与电流噪声

本文提出了分数量子霍尔体系中电流涨落、分数准粒子电荷以及约翰逊-奈奎斯特噪声的复合费米子边缘态理论。研究表明，复合费米子的电流涨落及其相关准粒子的电荷会因复合费米子之间的相互作用而被强烈重整化。其中重要的相互作用是由与复合费米子电流相关联的虚拟电场介导的。在平滑边缘的平均场理论中，自洽地计算了重整化后的电流涨落和准粒子电荷，并得到了解析结果。在二维电子气的不可压缩区域，所得到的分数准粒子电荷值与先前理论的预测一致。在可压缩区域，准粒子电荷的大小随位置变化。由于约翰逊-奈奎斯特噪声源于可压缩区域，因此它是由那些电荷不同于不可压缩区域中简单分数 $e$ 的准粒子引起的。尽管如此，奈奎斯特噪声公式 $S=4{k_B}T G$ 在分数量子霍尔平台上仍然成立。最后，简要讨论了这些结果对近期分数量子霍尔体系中散粒噪声测量结果解释的一些启示。