| Project/Area Number |
23KJ0360
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 国内 |
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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 | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
折戸 隆寛 東京大学, 物性研究所, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2023-04-25 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 多体局在現象 / 量子エンタングルメント / 非平衡ダイナミクス / 観測誘起型相転移 / 量子回路 / 量子多体系 / 非エルミート |
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| Outline of Research at the Start |
時間発展後に孤立量子多体系が熱平衡化しない例として、多体局在相（あるいは現象）は理論・実験の両側面から注目されていました。しかし、近年、多体局在相においても熱平衡化の兆候が現れていることが報告されており、多体局在相の存在の有無が議論されています。熱平衡化の兆候の最たる例は、時間発展時に粒子数エンタングルメントエントロピー(粒子数EE)が増大することです。粒子数EEは粒子の輸送に伴い増大するため、多体局在相では増加しないことが期待されますが、実際には増大することが明らかになっています。本研究では、粒子数EEが多体局在相で増大する原因を突き止め、多体系の(非)局在相を判別する方法を構築します。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は以下の3つの研究を行いました。
(1) 近年注目を集めている非対称なホッピング強度をもつ羽田野・ネルソンモデルにおける多体局在現象を報告しました。このモデルは非エルミートな量子力学における典型的なモデルの一つとして知られていますが、実はエルミート系における局在現象に関しても有益な情報を与えることが報告されています。本研究は本研究計画の中心を担う非平衡状態時におけるエンタングルメントエントロピー(EE)を詳細にしらべ、その現象論を議論しました。
(2)非平衡状態に対して、射影測定がどのような影響が与えるのかに注目した研究が盛んに行われています。本研究は長距離相互作用により非常に早いEEの伝搬が起きるSYKモデルにinspireされた非局所的な射影測定により駆動される量子回路を提案しました。この回路におけるEEのダイナミクスは、SYKモデル同様に非常に早い伝搬を示すだけでなく、非局所的な射影測定により、先行研究ではEEにおける相転移が起きないとされていた領域においても相転移が起きることを明らかにしました。
(3)射影測定のみで実現される量子回路により実現する量子状態は、射影測定で用いる演算子をハミルトニアンの演算子とみなしたものに近いという仮説が提案されています。この仮説において、演算子の射影測定を行う頻度を相互作用の強度に対応すると考えられており、ハミルトニアンの形式で知られた相転移が観測によって同様に起きるのかは興味深い問題です。本研究はキタエフトーリックコードの基底状態のバルクに対して射影測定を行うことで、相転移が生じて、システムの端に長距離相関が成長することを報告しました。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和5年度の研究成果としては、当初の計画とは方向性が異なる部分も含まれますが、査読付き論文3編と1つの論文をPhysical Review Bへと投稿している段階にあるため、十分な研究成果を出すことができたと考えています。特に得られた成果(1)はPRBへとアクセプトされただけでなく、PRBにおけるMost download paper(https://twitter.com/PhysRevB/status/1739461548651819226)にも選ばれました。以上のように、研究の遂行・成果という観点から、本研究計画はおおむね順調に進展していると思います。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究成果(3)に関しては、近年注目を集めている高次対称性、格子ゲージ理論、対称性に守られたトポロジカルとも密接に関連するものであり、さまざまな分野へと本研究の成果は波及すると期待しています。そのため、量子回路における測定効果を考慮した新規な物理現象の探索を進めていきたいです。また、本年度は非エルミート量子多体系や量子回路におけるEEのダイナミクスという新たな分野に挑戦して得られた知見を本研究計画へと反映して研究計画を遂行したいと思っています。
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