2016 Fiscal Year Research-status Report
テンソルネットワーク法によるフラストレート量子スピン系の新奇秩序探索
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15K17701
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大久保 毅 東京大学, 物性研究所, 特任研究員 (00514051)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | テンソルネットワーク / フラストレーション / 磁性体 / 相転移 / カゴメ格子 / 量子スピン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
二次元フラストレート磁性体であるS=1/2カゴメ格子量子スピン模型の磁化過程における、1/3プラトー状態の詳細をテンソルネットワーク変分法により明らかにした。前年度までの計算では1/3プラトーの磁気秩序状態について過去の密度行列繰り込み群（DMRG）の予想とは異なる半古典的な状態を得ていたが、今年度の計算で、テンソル要素の最適化に多体の相関を効率的に取り入れる「ループ最適化」を新しく用いた結果、テンソルの各足の大きさ（ボンド次元）が十分に大きい状況では、これまでに得ていた半古典的な状態よりもエネルギーが低い、新しい波動関数を得ることができた。その波動関数の性質を解析した結果、1/3プラトー状態はカゴメ格子に存在する六角形ループ上で６つのスピンがS=0の共鳴状態を作る磁気秩序であることことを明らかにした。この共鳴状態は、従来のDMRGで得られた状態と同一のものだと考えられる。
また、昨年度に開発・実装した二次近接以上の相互作用に対するfull updateアルゴリズムを、２次近接相互作用を持つS=1/2正方格子J1-J2模型、および、チェッカーボード格子模型に適用し基底状態を解明した。その結果、フラストレーションが強い状況では、量子的な状態の一つであるバレンスボンド固体相が安定化することを明らかにした。
さらに、これまでに開発したテンソルネットワーク法を活用して実験グループと共同研究を行い、フラストレーションが存在するある種の正方格子量子スピン模型の磁化過程が、実際の物質の磁化曲線に現れる非自明な異常をよく説明できることを明らかにした。
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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
当初の研究計画に含めていたカゴメ格子模型の計算が順調に進展し、磁場中での1/3プラトー状態を明確にできた。また、２次近接以上の相互作用に対するfull update法を正方格子J1-J2模型や、チェッカーボード格子模型に新たに適用し、新規物性を明らかにできた。これまでの成果については、国内会議、国際会議で多数報告し、一部の成果は論文として投稿した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに開発・実装してきたテンソルネットワーク法を実験と密接に関係する種々のフラストレート磁性体に適用して、新規物性の探索を進める計画である。それと並行して、2016年に提案されたテンソルの新しい最適化方法の理解と実装を進め、これまでにテンソルの最適化が難しかった、スピン液体相を含む量子状態の解明を目指したい。
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| Causes of Carryover |
参加を予定していた国際会議で招待講演等により旅費のサポートが受けられ旅費を節約できたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
国内・国外の研究会に積極的に参加し、研究成果を紹介する。
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Research Products
(17 results)
