Field-Theoretic Study of Nonequilibrium Quantum Transport under Fast-Driven External Field

• Project/Area Number: 15K05124
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Condensed matter physics I
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Kato Takeo 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): SAKANO Rui 東京大学, 物性研究所, 助教 (00625022)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2017: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2016: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: メゾスコピック系 / 非平衡統計力学 / スピントロニクス / 量子輸送理論 / 物性理論 / 量子ドット / 光物性 / フォノン輸送

Outline of Final Research Achievements

We performed theoretical studies on nano-scale devices under fast driving: (1) We constructed a theory of current fluctuation under strong periodic external fields for quantum dots with Coulomb interaction. (2) We constructed a theory of spin-current fluctuation for spin-current generation at an interface between a ferromagnetic insulator and a metal due to spin Seebeck effect and spin pumping. (3) We constructed a theory of charge pumping in quantum dot systems under periodic modulation of reservoir parameters. (4) We studied heat transport via a nano-scale device theoretically. (5) We discussed fast magnetic response of a ferromagnetic insulator ErFeO3.

Research Products

• [Journal Article] Spin Current Noise of the Spin Seebeck Effect and Spin Pumping (2018)
  • Author(s): Mamoru Matsuo, Yuichi Ohnuma, Takeo Kato, and Sadamichi Maekawa
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 120 Issue: 3 Pages: 037201-037201
  • DOI: 10.1103/physrevlett.120.037201
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of Interaction on Reservoir-Parameter-Driven Adiabatic Charge Pumping via a Single-Level Quantum Dot System (2018)
  • Author(s): Masahiro Hasegawa, and Takeo Kato
  • Journal Title: Journal of Physical Society of Japan Volume: 87 Issue: 4 Pages: 044709-044709
  • DOI: 10.7566/jpsj.87.044709
  • NAID: 210000134792
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Observation of long-lived coherent spin precession in orthoferrite ErFeO3 induced by terahertz magnetic fields (2017)
  • Author(s): Watanabe Hiroshi、Kurihara Takayuki、Kato Takeo、Yamaguchi Keita、Suemoto Tohru
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: 111 Issue: 9 Pages: 092401-092401
  • DOI: 10.1063/1.4985035
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Temperature-Driven and Electrochemical-Potential-Driven Adiabatic Pumping via a Quantum Dot (2017)
  • Author(s): M. Hasegawa and T. Kato
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 86 Issue: 2 Pages: 024710-024710
  • DOI: 10.7566/jpsj.86.024710
  • NAID: 210000134271
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Effects of Coulomb interaction on photon-assisted current noise through a quantum dot (2015)
  • Author(s): T. J. Suzuki and T. Kato
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 91 Issue: 16
  • DOI: 10.1103/physrevb.91.165302
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 二準位系を介したフォノン輸送の連続時間量子モンテカルロ法による解析 (2018)
  • Author(s): 山本剛史, 加藤岳生, 齊藤圭司
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] スピン流ショットノイズの理論 (2017)
  • Author(s): 松尾衛, 大沼悠一, 加藤岳生, 前川禎通
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] 単一準位量子ドットを介した断熱温度ポンピングにおけるクーロン相互作用の効果 (2017)
  • Author(s): 長谷川雅大, 加藤岳生
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] 量子モンテカルロ法を用いた1次元電子系中の不純物ポテンシャル問題の数値的研究 (2017)
  • Author(s): 島田典明, 加藤岳生
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] Pb(111)/Mn5Ge3界面における超伝導強磁性近接効果のSTM観察 (2017)
  • Author(s): 長谷川幸雄, Kim Howon, 永井佑紀, 加藤岳生
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] Heat transport via a local two-state system (2017)
  • Author(s): Takeo Kato
  • Organizer: Nanophysics, from fundamental to applications: reloaded (Vietnam 2017)
• [Presentation] Formalism of temperature-driven adiabatic charge pumping via a single level quantum dot in coherent transport region (2017)
  • Author(s): Masahiro Hasegawa
  • Organizer: Nanophysics, from fundamental to applications: reloaded (Vietnam 2017)
• [Presentation] 単一準位量子ドット系における断熱ポンピングの形式論 (2016)
  • Author(s): 長谷川雅大, 加藤岳生
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会（東北学院大学）
  • Place of Presentation: 金沢大学（石川県金沢市）
  • Year and Date: 2016-09-15
• [Presentation] 近藤模型のベーテ仮設解と形状因子 (2016)
  • Author(s): 加藤岳生, 和田義人, 桂法称, 堺和光
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会（東北学院大学）
  • Place of Presentation: 金沢大学（石川県金沢市）
  • Year and Date: 2016-09-15
• [Presentation] 二準位系を介した熱輸送特性における量子相転移 (2016)
  • Author(s): 加藤聖也, 加藤岳生, 齊藤圭司
  • 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: 2016-09-13
• [Presentation] Temperature-driven and chemical-potential driven adiabatic pumping in coherent electron transport (2016)
  • Author(s): Masahiro Hasegawa and Takeo Kato
  • Organizer: The 26th IUPAP International conference on Statistical Physics (STATPHYS26)
  • Place of Presentation: フランス・リヨン
  • Year and Date: 2016-07-18
• [Presentation] Heat transport via a local two-state system coupled to non-ohmic baths (2016)
  • Author(s): Kato Masanari, Takeo Kato, Keiji Saito
  • Organizer: The 26th IUPAP International conference on Statistical Physics (STATPHYS26)
  • Place of Presentation: フランス・リヨン
  • Year and Date: 2016-07-18
• [Presentation] Pb(111)表面における原子接触領域での電気伝導の第一原理固有チャネル解析 (2016)
  • Author(s): 河村光晶, Howon Kim, 長谷川幸雄, 加藤岳生, 尾崎泰助
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学泉キャンパス（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-22
• [Presentation] 量子ドット系における温度ポンプの理論 (2016)
  • Author(s): 長谷川雅大, 加藤岳生
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学泉キャンパス（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] 量子モンテカルロ法による二準位系を介した熱輸送特性の理論的評価 (2016)
  • Author(s): 加藤聖也, 加藤岳生, 齊藤圭司
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学泉キャンパス（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Remarks] 加藤研究室公式ホームページ
  • URL: http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/kato_group.html
• [Remarks] プレスリリース 「スピン流の雑音から情報を引き出す ～スピン流高効率制御に向けた新手法～」
  • URL: http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/news2.html?pid=4157
• [Remarks] 加藤研究室
  • URL: http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/kato_group.html