冷却原子分子気体を用いたQCD多体系の量子シミュレーションの実現に向けた理論研究
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21J14011
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
真辺 幸喜 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | 冷却原子気体 / 量子シミュレーション / 強相関量子多体系 / クォーク・ハドロン多体系 / Bose-Fermi混合原子気体 / 分子間有効相互作用 / 量子少数多体系 / 超流動 |
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| Outline of Research at the Start |
冷却原子気体は非常に優れた実験的操作性を有する．これにより，他の難解な量子多体系を抽象化し，冷却原子気体による模擬実験を行う「量子シミュレーション」という新たな物質研究が可能になっている．その新たなセットアップとして，冷却Bose-Fermi混合原子気体と，量子色力学(QCD)のクォーク・ハドロン多体系との間のアナロジーが理論的に指摘され，注目を集めている．本研究では，(1)当該量子シミュレーションを定量的に記述できる新奇な理論を構築，および，(2)現実的実験条件を踏まえ構築した理論を解くことで当該量子シミュレーションに適した実験条件を解明することを目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，(1)昨年度に得られた研究成果の対外発表，および，(2)昨年度の研究にて重要性が明らかになった「分子間相互作用の問題」に関するさらなる理論研究，を行った．
実績(1)では，本研究課題が冷却原子気体分野(物性物理学領域)とクォーク・ハドロン物理学(原子核物理学領域)との境界領域を取り扱うものであることを踏まえ，分野横断型の学会に重点的に参加した．一方，これら成果を今年度中に原著論文の形で公表するには至らなかった．助成期間終了後の次年度以降の研究活動と並行し，原著論文の執筆を行う予定である．
実績(2)に関し，昨年度は，冷却Bose-Fermi混合原子気体をクォーク・ハドロン多体系の量子シミュレーターとして活用する場合，複合分子間の有効相互作用が非常に重要であることを明らかにした．今年度はこの知見を踏まえ，冷却原子気体分野でより研究が進んでいる２成分Fermi原子気体に対し，昨年度開発した手法を適用，その分析に取り組んだ．この手法は，経路積分により(原子気体の自由度を積分して得られる)分子自由度で表した有効作用に現れる全ての高次項(例えば3つの分子が相互作用する3体相互作用など，多体分子間相互作用を表す)を足し合わせることに相当する．解析の結果，(1)分子間の2体散乱を考える範囲では効かないと従来考えられていたこれら高次項が，(それらが有効相互作用であるという事実を反映し)縮約を通じて2体散乱にleadingで影響を与えること，および，(2)そうして得られる級数の収束性が，元々の原子間相互作用の詳細に強く依存すること，という非自明な性質を明らかにした．さらに，こうした「少数系物理」の解析をどのように「多体物理」へ拡張するか議論した．これらの成果の一部は既に原著論文が執筆できる段階にまとまっており，実績(1)のものと合わせ，次年度以降執筆に取り組む予定である．
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(8 results)
