双量子点纳米系统中的$SU(4)-SU(2)$渡越与自旋滤波特性

在一个连接到独立导线的电容耦合双量子点器件中，分析了由外磁场$h$驱动的$SU(4)-SU(2)$渡越。当通过改变栅极电势$V_g$，使量子点从空态连续充电至四分之一填充时，渡越开始于双量子点的自旋极化强度（由$\langle n_{\uparrow}\rangle -\langle n_{\downarrow}\rangle$量度）变为非零之时。尽管外磁场打破了哈密顿量的$SU(4)$对称性，但在$\langle n_{\uparrow}\rangle -\langle n_{\downarrow}\rangle =0$的$V_g$区域内，基态仍保持该对称性。一旦自旋极化变为非零，它起初缓慢增加，直至发生突变，此时$\langle n_{\downarrow}\rangle$（极化方向与磁场相反）达到最大值，然后急剧下降至可忽略的值，在此点一个轨道$SU(2)$基态完全建立。这种从一种近藤态（具有涌现的$SU(4)$对称性，其中自旋和轨道自由度均起作用）到另一种近藤态（具有$SU(2)$对称性，其中仅轨道自由度参与）的渡越，是由$g\mu_Bh$（塞曼分裂极化态的能量增益）与$T_K^{SU(4)}$（$SU(4)$非极化近藤单态提供的增益）之间的竞争触发的。