Anomalous zero-temperature magnetopolaronic blockade of resonant electron tunneling in Majorana-resonant-level single-electron transistor

Abstract

The magnetopolaronic generalization of a Majorana-resonant-level (MRL) model is considered for a single-level vibrating quantum dot coupled to two half-infinite g = 1/2 Tomonaga-Luttinger liquid (TLL) leads. A qualitatively new non-trivial formula for the effective transmission coefficient and differential conductance for resonant magnetopolaron-assisted tunneling is obtained under the assumption about a fermion-boson factorization of corresponding averages. This approach is valid for the case of weak magnetopolaronic coupling in a system. Surprisingly, it is found that despite a supposed weakness of interaction between fermionic and bosonic subsystems in that case, a strongly correlated electron transport in the system reveals features of strong (and, hence, anomalous ) magnetopolaronic blockade at zero temperature if the energy of a vibrational quantum is the smallest (but nonzero) energy parameter in the system. Such an effect should be referred to as magnetic phase-coherent magnetopolaron-assisted resonant tunneling of Andreev type, that originates from a special, Majorana-like, symmetry of magnetopolaron-coupled tunnel Hamiltonian. The effect predicted in this paper can be used as an experimental fingerprint of Majorana-resonant level situation in single-electron transistors as well as for detection of ultra-slow zero-point oscillations of suspended carbon nanotubes in the Majoranaresonant level regime of electron tunneling through corresponding single-electron transistors.

Розглянуто магнiтополяронне узагальнення моделi Майоранiвського резонансного рiвня для однорiвневого вiбруючого (у зовнiшньому перпендикулярному магнiтному полi) квантового доту, який пiд’єднано до двох довгих (напiв-безкiнечних) Латинжерiвських електродiв з латинжерiвським кореляцiйним параметром, що дорiвнює 1/2. У наближеннi фермiон-бозонної факторизацiї вiдповiдних середнiх отримано якiсно нову, нетривiальну формулу для ефективного коефiцiєнту проходження електронiв у випадку їх резонансного магнiтополяронного тунелювання через резонансний Майоранiвський рiвень доту з квантовими вiбрацiями, а також вiдповiдний вираз для диференцiйного кондактансу розглянутої системи. Використане в роботi наближення фермiон-бозонної факторизацiї середнiх має сенс у випадку слабкої магнiтополяронної (або iнакше, магнiто-механiчної) взаємодiї у системi. Натомiсть, в цiй роботi було виявлено, що, незважаючи на використану умову слабкостi взаємодiї мiж фермiонною та бозонною пiдсистемами, сильнокорельований електронний транспорт у розглянутiй специфiчнiй моделi демонструє риси сильної (тож, вiдповiдно, “аномальної”) магнiтополяронної блокади при нульовiй температурi, якщо енергiя кванту механiчної вiбрацiї (або вiброну) є найменшим (але ненульовим) енергетичним параметром системи. Такий ефект слiд iнтерпретувати як фазовокогерентне магнiтополяронне резонансне тунелювання Андрiївського типу, яке витiкає iз специфiчної, Майоранiвської симетрiї розглянутого тунельного гамiльтонiану з магнiтополяронним зв’язком. Ефект, передбачений в цiй роботi, може бути використаний як маркер експериментальної реалiзацiї Майоранiвського резонансного рiвня в одноелектронних транзисторах, а також як спосiб експериментального вимiрювання ультра-слабких нульових коливань пiдвiшених вуглецевих нанотрубок при тунелюваннi крiзь них еле