| Project/Area Number |
21K03412
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13010:Mathematical physics and fundamental theory of condensed matter physics-related
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| Research Institution | Konan University |
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Principal Investigator |
高吉 慎太郎 甲南大学, 理工学部, 准教授 (80710722)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 乱れた系 / 低次元量子系 / 密度行列繰り込み群 / 量子ダイナミクス / フロケ・エンジニアリング |
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| Outline of Research at the Start |
固体物性において、不純物の存在は局在などの興味深い現象を引き起こす。レーザー照射による系の状態制御は近年の主要テーマの一つであるが、本研究では不純物の存在を機能的に活用することで動的外場によって物性の操作性・制御性を高める方法を明らかにする。初めに乱れた相互作用系の動的物理量を計算する手法を確立し、フロケ・エンジニアリングを組み合わせることで、レーザー照射による有効的相互作用の変調を定量的に計算する。さらにトポロジカル物質やキタエフ磁性体中に不純物が存在するときに発現するマヨラナ粒子などの不純物束縛状態を、光によって移動・交換する方法を探索し、量子計算への応用に役立つ技術を確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までの研究により、絶対零度における乱れた系の動的伝導度について一定の理論的な理解が得られたので、それを現実的な実験のセットアップでいかに観測することができるかについて調べた。1次元量子系ではJordan-Wigner変換により、電子系とスピン系を対応付けることができるため、量子スピン系における動的磁化率の実験結果から電子系における磁場応答についての情報を得ることができる。そこで予備的研究として、イジング的な異方性を持つ乱れのない量子1次元反強磁性体であるBaCo2V2O8の中性子散乱実験で得られたスペクトルを解析し、密度行列繰り込み群(DMRG)を用いた数値計算によって理論的に求められた動的磁化率と比較したところ、両者はよく一致した。この結果について論文1編を出版した。またBaCo2V2O8のCoイオンの一部をMgイオンで置換することにより、1次元量子スピン系に非磁性不純物を導入して、乱れた系を用意することができる。この系に対してもDMRGを用いた数値計算を実施し、不純物に束縛された状態を観測することができるという結果を得た。この結果についても論文をまとめ、出版する予定である。
研究期間全体を通じて、DMRGとKernel Polynomial methodを組み合わせて、スペクトル関数を高精度で計算できるプログラムを作成し、乱れた量子1次元系における動的伝導度スペクトルの解析を行った。またボソン化場の理論を併用することによって、動的伝導度スペクトルの高周波数・低周波数領域における振る舞いを理解することができた。
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