整数量子霍尔制下量子线路中多体相互作用：交换增强 g 因子的抑制

研究了整数量子霍尔液体在量子线路中霍尔间隙坍缩的现象。为响应最近的实验 [Pallecchi 等, PRB 65, 125303 (2002)]，本文扩展了之前的方法，以处理量子线路中的约束效应和交换增强 g 因子。讨论了 $\nu =1$ 态坍缩的两种情形。在第一种情况下，$\nu =1$ 态在 $B_{cr}^{(1)}$ 处因来自边缘态屏蔽作用的交换相互作用和关联效应而不稳定。在第二种情况下，在 $B_{cr}^{(2)}$ 处发生向 $\nu =2$ 态的相变，由于电荷密度的重新分布导致有效通道宽度减小。该效应使 Hartree 相互作用在计算总能量时至关重要，并大幅改变 $B_{cr}^{(2)}$。在这两种情形下，交换增强 g 因子在 $B_{cr}$ 以下的磁场下均被抑制。确定了霍尔间隙坍缩的相图。比较了临界场、激活能以及光学 g 因子与实验结果。在现有数据精度下，最可能实现的是第一种情形。