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Spontaneous formation of the topological band structure and phase transition dynamics

Publicly Offered Research

Project AreaFrontiers of materials science spun from topology
Project/Area Number 16H00989
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

川口 由紀  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (00456261)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsマヨラナ準粒子 / 非エルミート系 / トポロジカル数 / ドメイン成長則 / 物性理論 / 量子エレクトロニクス / 冷却原子気体 / 磁気スキルミオン / トポロジカル構造
Outline of Annual Research Achievements

[1] トポロジカル絶縁体表面にs波超伝導体を張り付けた系では、超伝導体の端にカイラルマヨラナ束縛状態が出現するが、磁場をかけるとその端状態が超伝導内部に侵入してくることが予言されている。このときの局所状態密度(LDOS)を計算し、マヨラナ束縛状態の場所の変位がSTSなどの実験により検出しうる条件を求めた。またスピン分解したLDOSおよび奇周波ペア振幅についても計算し、マヨラナ束縛状態がスピン偏極を起こしていることを示した。この研究成果はPhysical Review B誌への掲載が決定している。
[2] スピン軌道結合したボース・アインシュタイン凝縮体における励起スペクトルをトポロジーにより分類した。ボース粒子系の場合、励起スペクトルを求める固有値方程式は非エルミートとなり、励起スペクトルに複素数が生じうる。本研究では複素固有値が出現する場合においても適用可能なトポロジカル数の定義を与えた。この研究成果は現在、論文投稿準備中である。
[3] 2成分原子気体ボース・アインシュタイン凝縮体の相分離ダイナミクスを数値的に調べた。2成分の粒子数差が等しいときは、ドメインサイズは時間の2/3乗に比例して増大していくことが知られていたが、粒子数差が大きいときには、ドメイン成長則のべきが1/3に減少することが数値的に得られた。これは、粒子の伝搬が慣性的なものから拡散的なものに変わったことを意味している。この研究成果は、現在、論文投稿準備中である。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 7 results)

  • [Journal Article] Geometrically frustrated coarsening dynamics in spinor Bose-Fermi mixtures2017

    • Author(s)
      Nguyen Thanh Phuc, Tsutomu Momoi, Shunsuke Furukawa, Yuki Kawaguchi, Takeshi Fukuhara, and Masahito Ueda
    • Journal Title

      Phys. Rev. A

      Volume: 95 Issue: 1 Pages: 013620-013620

    • DOI

      10.1103/physreva.95.013620

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Spin Hall Effect in a Spinor Dipolar Bose-Einstein Condensate2016

    • Author(s)
      Toshiyuki Oshima, Yuki Kawaguchi
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 93 Issue: 5 Pages: 053605-053605

    • DOI

      10.1103/physreva.93.053605

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Spin and charge transport induced by a twisted light beam on the surface of a topological insulator2016

    • Author(s)
      Kunitaka Shintani, Katsuhisa Taguchi, Yukio Tanaka, Yuki Kawaguchi
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 93 Issue: 19 Pages: 195415-195415

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.195415

    • NAID

      120005844108

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Interaction between Magnetic Skyrmions2018

    • Author(s)
      R. Koyama, Y. Kawaguchi
    • Organizer
      TMS-EPiQS 2nd Alliance Workshop
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ボース凝縮体における励起スペクトルの トポロジカルな分類2018

    • Author(s)
      大橋輝道, 小林伸吾, 川口由紀
    • Organizer
      量子渦と非線形波動
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      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ボース・アインシュタイン凝縮体のトポロジカル相におけるバルク・エッジ対応2018

    • Author(s)
      大橋輝道, 小林伸吾, 川口由紀
    • Organizer
      日本物理学会第73回年次大会
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      土岐翼, Bo Lu, Pablo Burset, 川口由紀, 田仲由喜夫
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      日本物理学会第73回年次大会
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  • [Presentation] 粒子数差のある2成分BECのドメイン成長2017

    • Author(s)
      羽根田和紀、工藤和恵、川口由紀
    • Organizer
      日本物理学会 第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学 豊中キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-17
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  • [Presentation] バイナリBECにおけるドメイン成長のダイナミクス2017

    • Author(s)
      川口由紀、羽根田和紀、工藤和恵
    • Organizer
      新学術領域「ゆらぎと構造の協奏」 第二回冷却原子研究会
    • Place of Presentation
      大阪市立大学 杉本キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-16
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  • [Presentation] Coarsening dynamics of a binary Bose-Einstein condensate2017

    • Author(s)
      Y. Kawaguchi, K. Haneda, K. Kudo
    • Organizer
      International Conference on Topological Materials Science 2017 (TopoMat2017)
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Coarsening dynamics in spinor Bose-Einstein condensates2017

    • Author(s)
      Y. Kawaguchi, K. Haneda, K. Kudo
    • Organizer
      International workshop on Topological structures in Quantum Matter
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Domain Growth Dynamics in a Population Imbalanced Binary BEC2017

    • Author(s)
      K. Haneda, K. Kudo, Y. Kawaguchi
    • Organizer
      28th International Conference on Low Temperature Physics (LT28)
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Bulk-edge correspondence for Bose Einstein condensate2017

    • Author(s)
      T. Ohashi, S. Kobayashi, Y. Kawaguchi
    • Organizer
      Coherente Quantum Dynamics 2017
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アクシオンドメインによる電磁場応答2017

    • Author(s)
      今枝立至, 川口由紀
    • Organizer
      日本物理学会2017年秋季大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Bulk-edge correspondence for Bogoliubov band in Bose Einstein condensate2017

    • Author(s)
      T. Ohashi, S. Kobayashi, Y. Kawaguchi
    • Organizer
      International Symposium on Fluctuation and Structere out of Equilibrium 2017
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Skyrmionic spin textures at chiral-magnet/ferromagnet heterostructures2016

    • Author(s)
      川口由紀
    • Organizer
      第2回「トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア」領域研究会
    • Place of Presentation
      東北大学 片平キャンパス
    • Year and Date
      2016-12-17
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Domain Growth Dynamics in a Binary Bose-Einstein Condensate2016

    • Author(s)
      羽根田和紀、工藤和恵、川口由紀
    • Organizer
      第2回「トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア」領域研究会
    • Place of Presentation
      東北大学 片平キャンパス
    • Year and Date
      2016-12-17
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Dynamic Property of Spinor and Dipolar Bose-Einstein Condensates2016

    • Author(s)
      Yuki Kawaguchi
    • Organizer
      Quantum Simulations and Numerical Studies in Many-body Physics
    • Place of Presentation
      国立精華大学、台湾
    • Year and Date
      2016-12-10
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] スピノール・ダイポールBECにおけるスピンホール効果2016

    • Author(s)
      川口由紀
    • Organizer
      第3回量子渦と非線形波動
    • Place of Presentation
      東京理科大学 神楽坂キャンパス
    • Year and Date
      2016-11-10
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      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Coherent Quantum Dynamics in Bose-Einstein Condensates with Spin Degrees of Freedom2016

    • Author(s)
      Yuki Kawaguchi
    • Organizer
      Okinawa School in Physics: Coherent Quantum Dynamics
    • Place of Presentation
      沖縄科学技術大学院大学
    • Year and Date
      2016-10-01
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] スピン自由度を持ったボース・アインシュタイン凝縮体における量子渦2016

    • Author(s)
      川口由紀、工藤和恵
    • Organizer
      日本流体力学会 年会2016
    • Place of Presentation
      名古屋工業大学 御器所キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-27
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Spin Hall Effect in a Spinor-Dipolar Bose-Einstein Condensate2016

    • Author(s)
      Yuki Kawaguchi, Toshiyuki Oshima
    • Organizer
      TOPO MAT Meeting 2016
    • Place of Presentation
      Max Plank Institute for Solid State Research, Stuttgart, Germany
    • Year and Date
      2016-09-21
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Spin Hall Effect in a Spinor-Dipolar Bose-Einstein Condensate2016

    • Author(s)
      Yuki Kawaguchi, Toshiyuki Oshima
    • Organizer
      CEMS Topical Meeting on Cold Atoms
    • Place of Presentation
      理研和光キャンパス
    • Year and Date
      2016-06-10
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] トポロジカルバンドの自発形成と相転移ダイナミクス2016

    • Author(s)
      川口由紀
    • Organizer
      新学術領域研究『トポロジーが紡ぐ物質科学の新展開』 公募班キックオフミーティング
    • Place of Presentation
      京都大学 理学部
    • Year and Date
      2016-06-04
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

URL: 

Published: 2016-04-26   Modified: 2018-12-17  

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