複素ランジュバン法を用いた非平衡量子系の研究

• Project/Area Number: 16J02240
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Chuo University
• Principal Investigator: 早田 智也 中央大学, 理工学部, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 場の理論 / 符号問題 / 非平衡 / 量子開放系 / 自発的対称性の破れ / 格子場の理論 / 複素ランジュバン法 / カイラル磁気効果 / 断熱ポンピング / 電気磁気効果 / マヨナラフェルミオン

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、非平衡量子開放系における自発的対称性の破れ、特に、南部-ゴールドストーンモードの研究を行った。南部-ゴールドストーンモードは自発的対称性の破れに伴い普遍的に現れるギャップレスモードであり、対称性の自発的に破れた系の低エネルギーダイナミクスを決定する。本研究では、時間的に振動する凝縮を伴う非平衡定常状態について、その低エネルギーダイナミクスを南部-ゴールドストーンモードを通じて解析した。
近年、時間結晶と呼ばれる時間並進対称性が自発的に破れた量子物質の存在が理論的に提案され、いくつかの系においてその実験的な検証がなされている。南部-ゴールドストーンモードは連続的な対称性が自発的に破れれば一般的に現れるため、時間結晶においても南部-ゴールドストーンモードが現れると期待される。我々はヴァンデルポール振動子と呼ばれる力学系を場の理論的な系に一般化し、非平衡定常状態における時間周期解とその周りの摂動を調べた。その結果、時間並進対称性が自発的に破れた解の周りでは時間並進対称性を復元する力学的自由度に結合するゼロモード、つまり、時間並進対称性の自発的破れに伴う南部-ゴールドストーンモードが必ず現れることを発見した。さらに、時間並進対称性と内部[U(1)]対称性が非可換的に破れる系を理論的に構成することで、保存系では現れないタイプの（過減衰を起こした）南部-ゴールドストーンモードが時間結晶では現れることを示した。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Chiral magnetic effect of light (2018)
  • Author(s): Tomoya Hayata
  • Journal Title: PHYSICAL REVIEW B Volume: 97 Issue: 20
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.205102
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A new route to negative refractive index from topological metals (2018)
  • Author(s): Tomoya Hayata
  • Journal Title: Progress of Theoretical and Experimental Physics Volume: 2018 Issue: 8
  • DOI: 10.1093/ptep/pty082
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Lattice simulation with the Majorana positivity (2018)
  • Author(s): Arata Yamamoto, Tomoya Hayata
  • Journal Title: EPJ Web of Conferences Volume: 175 Pages: 11003-11003
  • DOI: 10.1051/epjconf/201817511003
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Classification of sign-problem-free relativistic fermions on the basis of the Majorana positivity (2017)
  • Author(s): Tomoya Hayata, Arata Yamamoto
  • Journal Title: Progress of Theoretical and Experimental Physics Volume: 2017 Issue: 4
  • DOI: 10.1093/ptep/ptx040
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Kinetic Theory and Anomalous Transports in the Presence of Nonabelian Phase-Space Berry Curvatures (2017)
  • Author(s): Tomoya Hayata, Yoshimasa Hidaka
  • Journal Title: Progress of Theoretical and Experimental Physics Volume: 2017 Issue: 7 Pages: 097-097
  • DOI: 10.1093/ptep/ptx097
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Momentum-space electromagnetic induction in Weyl semimetals (2017)
  • Author(s): Hiroaki Ishizuka, Tomoya Hayata, Masahito Ueda, Naoto Nagaosa
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 95 Issue: 24 Pages: 2452111-10
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.245211
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Topological properties of the chiral magnetic effect in multi-Weyl semimetals (2017)
  • Author(s): Tomoya Hayata, Yuta Kikuchi, Yuya Tanizaki
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 96 Issue: 8
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.085112
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Quantum Monte Carlo simulation of a two-dimensional Majorana lattice model (2017)
  • Author(s): Tomoya Hayata, Arata Yamamoto
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 96 Issue: 3 Pages: 035129-035129
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.035129
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Kinetic derivation of generalized phase space Chern-Simons theory (2017)
  • Author(s): Tomoya Hayata and Yoshimasa Hidaka
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 95 Issue: 12
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.125137
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Complex saddle points and the sign problem in complex Langevin simulation (2016)
  • Author(s): Tomoya Hayata, Yoshimasa Hidaka, Yuya Tanizaki
  • Journal Title: Nuclear Physics B Volume: 911 Pages: 94-105
  • DOI: 10.1016/j.nuclphysb.2016.07.031
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Emergent Electromagnetic Induction and Adiabatic Charge Pumping in Noncentrosymmetric Weyl Semimetals (2016)
  • Author(s): Hiroaki Ishizuka, Tomoya Hayata, Masahito Ueda, and Naoto Nagaosa
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. Volume: 117 Issue: 21 Pages: 216601-216601
  • DOI: 10.1103/physrevlett.117.216601
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Diffusive Nambu-Goldstone modes in quantum time crystals (2018)
  • Author(s): Tomoya Hayata
  • Organizer: New Frontiers in QCD 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ベリー曲率と異常輸送現象 (2017)
  • Author(s): 早田智也
  • Organizer: 熱場の量子論とその応用
• [Presentation] 非可換ベリー曲率に由来する異常輸送現象の研究 (2017)
  • Author(s): 早田智也、日高義将
  • Organizer: 日本物理学会年次大会
• [Presentation] Anomalous transport effects induced by the non-abelian Berry curvature (2017)
  • Author(s): 早田智也
  • Organizer: 理研iTHES神戸量子物性研究会
  • Invited
• [Presentation] Topology and transport phenomena in Weyl semimetals (2016)
  • Author(s): Tomoya Hayata
  • Organizer: TMS Intensive-Interactive Meeting 2016
  • Invited