量子ホール系における非対角長距離秩序と複合粒子対の対称性

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09740257
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 中島 龍也 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (70281962)
• Keywords: 量子ホール効果 / 二層系 / 擬スピン / コヒーレント状態 / スクイーズド状態

Research Abstract

量子ホール系は強相関電子系の典型例であり、内部自由度の存在は電子相関に大きな影響を及ぼす。なかでも、層自由度を持つ二層量子ホール系は、相関のようすを決めるパラメータ(層間トンネルの振幅や層間隔の大きさ)を制御できるため、多彩な状態が実現される点で興味深い。層自由度はしばしば擬スピンを用いて記述されるが、この擬スピンが強磁性秩序を形成するランダウ準位占有率ν=1/(奇数)の場合に今年度は注目した。複合フェルミオン描像を用いることにより、基底状態を論ずる際にはν=1の場合のみを考えれば十分であるため、まずν=1の擬スピン強磁性相における基底状態波動関数を乱雑位相近似の範囲内で解析的に求めた。この結果として、擬スピン強磁性相に属する一般のパラメータに対し、基底状態は擬マグノンのスクイーズド真空にほかならないことがわかった。スクイーズド状態とは一般化されたコヒーレント状態で、相関効果を反映して量子揺らぎ異方的になった状態である。特に、層間トンネル振幅が小さくなるにつれて、基底状態がスピーン・コヒーレント状態(電子・正孔系のBCS状態)からずれてゆき(スクイーズの度合いが強くなり)、北川・上田らにより提案されていたスピン・スクイーズド状態がこの現実の系において実現されることが明らかになった。また、この強磁性相における電子(あるいは、複合フェルミオン)間の対相関は、スピン3重項のp波ペアリングであると予想されるが、系のパラメータの変化による対相関の変化を追求するために、非対角長距離秩序相関関数も含めて理論的定式化を継続中である。

Research Products

• [Publications] Tatsuya Nakajima: "Spin-squeezed ground states in the bilayer quantum Hall ferromagnet" Physical Review B. 56・24. 15549-15552 (1997)
• [Publications] Tatsuya Nakajima: "Coherent states in the bilayer fractional quantum Hall ferromagnets" Physica B. (in press). (1998)