物理学特別講義BXIII

本講義は、超伝導接合におけるメゾスコピック超伝導現象を対象とする。超伝導素子においてける基礎的な現象であるトンネル効果、ジョセフソン効果、近接効果の理論を量子統計力学に基づいて解説する。超伝導体では2 個の電子がクーパー対と呼ばれる電子対を形成し、その結果として超伝導体に入射した電子がホールとして反射するアンドレーエフ反射という過程が存在する[1]. 講義ではアンドレーエフ反射の作り出すアンドレーエフ束縛状態の物理を、電子対の対称性と超伝導体のハミルトニアンの持つ数理構造から明らかにする。特にマヨラナ準粒子のようなエッジ状態を有するトポロジカル超伝導体の示す様々な現象を講義し、超伝導におけるマヨラナ準粒子の特徴を明らかにする。その際近接効果を理解するための理論手法（準古典近似、ケルディッシュグリーン関数）について講義をし、マヨラナ準粒子が示す異常近接効果について解説する。最近の進展も考慮して、完全計数統計の理論、ダイオード効果、交替磁性体と超伝導についても言及を行う。