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トポロジカル物質のエッジの理論的研究

Research Project

Project/Area Number 15J00565
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Condensed matter physics I
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

戎 弘実  名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2017: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
KeywordsMajoranaフェルミオン / parafermion / 分数量子ホール系 / トポロジカル物質 / エッジ流 / Josephson電流
Outline of Annual Research Achievements

今年度はトポロジカルチャージ、とりわけマヨラナフェルミンが引き起こす新たな物性について研究を行った。特にボソンとフェルミンの交換に対し系が不変である超対称性についての可能性を探った。
より具体的にはジョセフソンarrayの系を考え、charging energyを取り入れる。電子数と超伝導の位相は互いに共役であることから超伝導絶縁体転移が起こることが古くから知られている。またこの系はXXZスピンモデルと呼ばれるモデルにもマップできることが分かっている。この系にマヨラナフェルミオンがいると新しい物性が現れるか、研究を行った。超伝導体の上に半導体のナノワイアを乗せ磁場を加えるとマヨラナフェルミオンができると信じられている。これが正しいと仮定し超伝導体とその上にあるマヨラナフェルミオンを考え、これに上記のジョセフソン接合とcharging energyを取り入れた。
強いcharging energyの場合、各超伝導でマヨラナフェルミオンはスピンとしてふるまうことが分かり、このことより縦磁場方向のイジングモデルが作れることを明らかにした。またZ2スピン液体などの非自明なスピン系も形成することができることが分かった。さらにマヨラナフェルミオンのカップリングをうまく調節するとBlume-Capelモデルと呼ばれるスピン1のモデルにマップすることができる。これよりモデルが超対称性をもつことが明らかになった。
モデルが超対称性をもつことにより実験にかかる物理量はなにかを見つけることが今後の課題であり、現在も行っている。また上記のモデルはすべて1次元系として扱ったが、これを2次元系にすることはそれほど非自明ではない。この点も今後研究が必要となる。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Twente大学(オランダ)

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] Generalized parafermions and nonlocal Josephson effect in multilayer systems2017

    • Author(s)
      H. Ebisu, E. Sagi, Y. Tanaka, and Y. Oreg
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 95 Issue: 7 Pages: 075111-075111

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.075111

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] All-electrical generation and control of odd-frequency s-wave Cooper pairs in double quantum dots2016

    • Author(s)
      P. Burset, B. Lu, H. Ebisu, Y. Asano, Y. Tanaka
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 93 Issue: 20 Pages: 201402-201402

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.201402

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Theory of time-reversal topological superconductivity in double Rashba wires: symmetries of Cooper pairs and Andreev bound states2016

    • Author(s)
      H. Ebisu, B. Lu, J. Klinovaja, and Y. Tanaka
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 2016 Issue: 8 Pages: 083I01-083I01

    • DOI

      10.1093/ptep/ptw094

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Josephson current in a normal-metal nanowire coupled to a superconductor/ferromagnet/superconductor junction2016

    • Author(s)
      H. Ebisu, B. Lu, K. Taguchi, A. A. Golubov, Y. Tanaka
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 93 Issue: 2 Pages: 024509-024509

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.024509

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Generalized parafermions and nonlocal Josephson effect2017

    • Author(s)
      戎弘実
    • Organizer
      日本物理学会第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2017-03-20
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 1次元磁性原子のトポロジカル超伝導と奇周波数ペア2015

    • Author(s)
      戎弘実
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      関西大学
    • Year and Date
      2015-09-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Odd-frequency pairing in topological superconductivity in a one dimensional magnetic chain2015

    • Author(s)
      戎弘実
    • Organizer
      New trends in topological insulators 2015
    • Place of Presentation
      Donostia, spain
    • Year and Date
      2015-07-07
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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