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2016 Fiscal Year Annual Research Report

場の量子論を用いた極低温原子系の研究

Research Project

Project/Area Number 15J07370
Research InstitutionNagoya Institute of Technology

Principal Investigator

久野 義人  名古屋工業大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Keywords光格子 / 冷却原子 / ボソン / 量子ホール効果 / トポロジカル秩序
Outline of Annual Research Achievements

近年、実験においても構築可能になった、光格子上の空間2次元人工磁場系の新奇な量子状態相について理論研究を推進した。特に、人工磁場は通常の意味では電荷をもたないボソン原子系に対しても有効であり、フェルミオン粒子系とは違く系列での分数量子ホール状態の出現がある特定の状況下で存在する可能性があると示唆されている。このような動機を背景に光格子人工磁場系の代表的モデルであるボースハバードモデルに対して、まずは、グッツウィラー平均場近似法を用いた研究を行った。この系のモット相近傍において特定の粒子密度と人工磁場の大きさのときのボソンの分数量子ホール状態が存在するかどうかを数値的にグッツウィラー近似を応用することで、まずは系の持つ基底状態の励起エネルギーギャップを求めた。エネルギーギャップが存在するには再隣接相互作用が重要な要因であることを定量的に評価した。このとき系におけるボソンの長距離相互作用、特に、最隣接間サイト相互作用が有限のときエネルギーギャップが開くことを見出した。またそれと同時に格子上のチャーンサイモンズゲージ理論を用いてボソン系の分数量子ホール状態の性質、特に励起エネルギーギャップなどをボゴリューゴフ理論を用いた計算で明らかにした。また、光超格子上の1次元ボースハバードモデルのトポロジカル状態相について研究をおこなった。量子ゆらぎの大きいこの系では平均場近似が破たんする。そのため、厳密対角化法が系の基底状態の性質探るうえで有効な手法である。この手法をゼロベースからコードの作成を行い、それを用いて基底状態相構造を得た。そこで、特定の光超格子周期と粒子密度のとき断熱パラメータで定義されるチャーン数がノンゼロの整数をとるトポロジカルモット相を見出し、その状態相とボソン系での有限のオンサイト斥力での基底状態の振る舞いの変化をみた。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (8 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Bosonic analogs of fractional quantum Hall state in the vicinity of Mott states2017

    • Author(s)
      Y. Kuno, K. Shimizu, I. Ichinose
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 95 Pages: 013607

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.95.013607

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Atomic quantum simulation of a three-dimensional U(1) gauge-Higgs model2016

    • Author(s)
      Y. Kuno, S. Sakane, K. Kasamatsu, I. Ichinose, T. Matsui
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 95 Pages: 063641

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.94.063641

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 1次元光超格子中Bose粒子系におけるトポロジカルモット相の研究2017

    • Author(s)
      久野義人, 清水啓太, 一瀬郁夫
    • Organizer
      日本物理学会2017年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2017-03-17
  • [Presentation] Atomic quantum simulation of lattice gauge theory: U(1) gauge-Higgs model from an Extended Bose-Hubbard model in an optical lattice2016

    • Author(s)
      Y. Kuno (Speaker), K. Kawaki, S. Sakane, K. Kasamatsu, I. Ichinose,T. Matsui
    • Organizer
      BIT’s 6th Annual World Congress of Nano Science & Technology 2016
    • Place of Presentation
      Singapore
    • Year and Date
      2016-10-26 – 2016-10-28
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 冷却原子系に構築されるU(1)gauge-HiggsモデルがもつSchwinger mechanismと閉じ込め電束の実時間発展2016

    • Author(s)
      久野義人, 坂根真矢, 河木啓真, 笠松健一, 一瀬郁夫, 松居哲生
    • Organizer
      日本物理学会2016秋季大会
    • Place of Presentation
      宮崎大学
    • Year and Date
      2016-09-23
  • [Presentation] ’Extended Bose-Hubbard model and atomic quantum simulation of (1+1)D U(1) gauge-Higgs model2016

    • Author(s)
      (Poster) Y. Kuno , K. Kawaki, S. Sakane, K. Kasamatsu, I. Ichinose, T. Matsui
    • Organizer
      25th International Conference on Atomic Physics
    • Place of Presentation
      Seoul, Korea
    • Year and Date
      2016-07-24 – 2016-07-29
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Atomic quantum simulation of U(1) lattice gauge-Higgs model: Proposal for Feasible Experiments and Real-time Dynamics of a confinement electric flux2016

    • Author(s)
      Y. Kuno (Speaker)
    • Organizer
      EMN meeting on Quantum, Phuket
    • Place of Presentation
      Phuket , Thailand
    • Year and Date
      2016-04-11 – 2016-04-14
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 個人ホームページ

    • URL

      http://kuno421yk.wixsite.com/mysiteyk/presentaions

URL: 

Published: 2018-01-16  

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