Letter 物理：確率的なクモの巣パターンを通るカオス的な電子拡散によって超格子の電流が増大する 2004年4月15日 Nature 428, 6984 doi: 10.1038/nature02445 複雑系が外部変化にどのように応答するかを理解することは、自然科学の重要な基本課題である。特に興味深いのは、加える摂動を大きくすると古典ニュートン運動がカオス的になる系である。カオスへの遷移は、通常、コロモゴロフ‐アーノルド‐モーゼ（KAM)定理に従って、パラメータ空間の安定な軌道が徐々に破壊されて起こる。この定理は非線形力学の最も重要な基礎となる定理であり、例えば、小惑星帯の空隙の存在を説明する。対照的に、「非KAM」カオスは、摂動周波数の臨界値で突然発生し、そして消える。この種の力学は、プラズマ物理、トカマク核融合、乱流、イオントラップ、そして準結晶の理論に広範な示唆を与える。本研究では、非KAMカオスを、電圧と磁場をかけた半導体超格子における周期ポテンシャル中の電子の量子性を利用して実験的に実現した。いくつか離散的な電圧でカオスが発生することが、非束縛電子軌道形成に起因する電流の増大として観測された。これは位相空間の複雑なクモの巣パターンを通って伝搬する。このため、非KAMカオスは凝縮物質デバイスの電気伝導率を制御するメカニズムとなる。その極めて高い感度は量子エレクトロニクスやフォトニクスに応用できる。 Full Text PDF 目次へ戻る
