マヨラナフェルミオンの束縛された量子渦における磁束フロー抵抗と動的性質の理論研究

• Project/Area Number: 15J05698
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Condensed matter physics II
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 堤 康雅 東京大学, 総合文化研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 磁束渦糸 / 交流応答 / カイラル超伝導 / 磁束フロー抵抗 / トポロジカル超伝導体 / 不純物効果

Outline of Annual Research Achievements

昨年度までの研究で修得した量子渦の交流電場応答についての数値計算手法を発展させた。この数値計算では、Keldysh形式の準古典グリーン関数を超伝導の秩序変数、不純物自己エネルギー、及び、電気化学ポテンシャルと自己無撞着に解く必要がある。しかし、秩序変数と電気化学ポテンシャルを求めるためには、準粒子励起のエネルギーについて超伝導ギャップよりも十分に大きいエネルギーカットオフまでエネルギー積分を実行する必要があり、従来の計算方法では高エネルギーまでの緻密なKeldyshグリーン関数を要する膨大な数値計算が必要であった。本年度はこのような数値計算の困難を解決するために計算方法の改善を行った。新たに開発した数値計算方法では、Keldyshグリーン関数を松原形式のグリーン関数への解析接続が可能な遅延グリーン関数、先進グリーン関数と解析接続できない異常関数に分ける。遅延グリーン関数と先進グリーン関数は松原グリーン関数に解析接続できるので、エネルギー積分を実行する代りに有限個の松原周波数についての和をとればよい。異常関数についてはエネルギー積分を実行する必要があるが、低温では交流電場の周波数以下のエネルギーを持つ準粒子にしか異常関数は寄与しないので、エネルギー積分の積分範囲を小さくできる。このようにして、秩序変数と電気化学ポテンシャルを松原グリーン関数の有限和とKeldyshグリーン関数の異常関数部分についての交流周波数までのエネルギー積分から計算することで、数値計算コストを抑えることができる。この数値計算方法は国内会議において発表しており、関連の深い研究者と情報交換を行っている。

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。

Research Products

• [Int'l Joint Research] マックスプランク研究所(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] ザルツブルク大学(オーストリア)
• [Journal Article] Coherence Effects of Caroli-de Gennes-Matricon Modes in a Nodal Topological Superconductor UPt3 (2017)
  • Author(s): Tsutsumi Yasumasa、Kato Yusuke
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 807 Pages: 052005-052005
  • DOI: 10.1088/1742-6596/807/5/052005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nodal gap structure of the heavy-fermion superconductor URu2Si2revealed by field-angle-dependent specific-heat measurements (2017)
  • Author(s): Kittaka Shunichiro、Shimizu Yusei、Sakakibara Toshiro、Haga Yoshinori、Yamamoto Etsuji、Onuki Yoshichika、Tsutsumi Yasumasa、Nomoto Takuya、Ikeda Hiroaki、Machida Kazushige
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 807 Pages: 052001-052001
  • DOI: 10.1088/1742-6596/807/5/052001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 超流動3Heにおけるイオンの輸送現象と相対論的準粒子 (2017)
  • Author(s): 池上弘樹、堤康雅、河野公俊
  • Journal Title: 固体物理 Volume: 52 Pages: 771-781
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Scattering Theory on Surface Majorana Fermions by an Impurity in 3He-B (2017)
  • Author(s): Y. Tsutsumi
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 118 Issue: 14
  • DOI: 10.1103/physrevlett.118.145301
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Omnidirectional Measurements of Angle-Resolved Heat Capacity for Complete Detection of Superconducting Gap Structure in the Heavy-Fermion Antiferromagnet UPd2Al3 (2016)
  • Author(s): Y. Shimizu, S. Kittaka, T. Sakakibara, Y. Tsutsumi, T. Nomoto, H. Ikeda, K. Machida, Y. Homma, and D. Aoki
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. Volume: 117 Issue: 3 Pages: 0370011-5
  • DOI: 10.1103/physrevlett.117.037001
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Thermodynamic study of gap structure and pair-breaking effect by magnetic field in the heavy-fermion superconductor CeCu2Si2 (2016)
  • Author(s): S. Kittaka, Y. Aoki, Y. Shimura, T. Sakakibara, S. Seiro, C. Geibel, F. Steglich, Y. Tsutsumi, H. Ikeda, and K. Machida
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 94 Issue: 5 Pages: 054514-054514
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.054514
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Nodal gap detection through polar angle-resolved density of states measurements in uniaxial superconductors (2016)
  • Author(s): Y. Tsutsumi, T. Nomoto, H. Ikeda, K. Machida
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 94 Issue: 22 Pages: 224503-224503
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.224503
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Symmetry-Protected Topological Superfluids and Superconductors -From the Basics to 3He- (2016)
  • Author(s): T. Mizushima, Y. Tsutsumi, T. Kawakami, M. Sato, M. Ichioka, and K. Machida
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 85 Issue: 2 Pages: 022001-022001
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.022001
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Evidence for chiral d-wave superconductivity in URu2Si2 from the field-angle variation of its specific heat (2016)
  • Author(s): Shunichiro Kittaka, Yusei Shimizu, Toshiro Sakakibara, Yoshinori Haga, Etsuji Yamamoto, Yoshichika Onuki, Yasumasa Tsutsumi, Takuya Nomoto, Hiroaki Ikeda, and Kazushige Machida
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 85 Issue: 3 Pages: 033704-033704
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.033704
  • NAID: 210000133846
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Coherence Effects of Caroli-de Gennes-Matricon Modes in Nodal Topological Superconductors (2016)
  • Author(s): Y. Tsutsumi and Y. Kato
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 85 Issue: 5 Pages: 053704-053704
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.053704
  • NAID: 40020820581
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Depth dependence of ion mobility due to scattering by surface Majorana fermions in 3He-B (2018)
  • Author(s): 堤康雅
  • Organizer: The International Workshop on Electrons and Ions in Quantum Fluids and Solids
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ヘリウム３-B相における表面マヨラナフェルミオンと不純物束縛状態の共鳴散乱 (2018)
  • Author(s): 堤康雅
  • Organizer: 日本物理学会第７３回年次大会
• [Presentation] 交流電場下での磁束渦糸の集団励起 (2017)
  • Author(s): 堤康雅
  • Organizer: 日本物理学会第７２回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学（大阪府豊中市）
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] Scattering theory on surface Majorana fermions by an impurity in 3He-B (2017)
  • Author(s): 堤康雅
  • Organizer: The 28th International Conference on Low Temperature Physics (LT28)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] トポロジカル超流動体であるヘリウム３の表面状態 (2017)
  • Author(s): 堤康雅
  • Organizer: 日本物理学会２０１７年秋季大会
  • Invited
• [Presentation] 単一磁束渦糸の交流電場応答 (2017)
  • Author(s): 堤康雅
  • Organizer: 第２５回渦糸物理国内会議
• [Presentation] ヘリウム３-B相の自由表面下での不純物の移動度の理論解析 (2016)
  • Author(s): 堤康雅
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学（石川県金沢市）
  • Year and Date: 2016-09-15
• [Presentation] Theoretical analysis for mobility of ions below a free surface of 3He-B (2016)
  • Author(s): Y. Tsutsumi
  • Organizer: International Symposium on Quantum Fluids and Solids (QFS2016)
  • Place of Presentation: プラハ（チェコ）
  • Year and Date: 2016-08-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Coherence Effects of Caroli-de Gennes-Matricon Modes in a Nodal Topological Superconductor UPt3 (2016)
  • Author(s): Y. Tsutsumi and Y. Kato
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron System (SCES2016)
  • Place of Presentation: 杭州（中国）
  • Year and Date: 2016-05-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ギャップノードのあるトポロジカル超伝導体における量子渦束縛状態の不純物効果 (2016)
  • Author(s): 堤康雅、加藤雄介
  • Organizer: 日本物理学会第７１回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学（仙台市泉区）
  • Year and Date: 2016-03-22
• [Presentation] ギャップノードのあるトポロジカル超伝導体におけるマヨラナ粒子の不純物効果 (2015)
  • Author(s): 堤康雅、加藤雄介
  • Organizer: 第２３回渦糸物理国内会議
  • Place of Presentation: 休暇村志賀島（福岡市東区）
  • Year and Date: 2015-12-09
• [Presentation] 超流動ヘリウム３-B相における表面準粒子の不純物散乱 (2015)
  • Author(s): 堤康雅
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-18
• [Presentation] Impurity Scattering of Surface Majorana Fermions in superfluid 3He-B (2015)
  • Author(s): Y. Tsutsumi
  • Organizer: International Symposium on Quantum Fluids and Solids (QFS2015)
  • Place of Presentation: ナイアガラフォールズ（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-08-10
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 加藤雄介研究室ホームページ
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/kato-yusuke-lab/tsutsumi/index