2019 Fiscal Year Annual Research Report
Topological structures and transport phenomena in a spin-orbit coupled system
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15K17726
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
川口 由紀 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (00456261)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ボース・アインシュタイン凝縮 / 冷却原子気体 / 非エルミート |
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| Outline of Annual Research Achievements |
[1] 磁化したトポロジカル絶縁体(TI)上の超伝導接合について調べた。磁化ドープにより時間反転対称性を破ったTI表面上に超伝導体を配置するとトポロジカル超伝導となり、超伝導体の外周を一方向に回転運動するカイラルマヨラナ状態が出現する。本研究では、このような状況下でのジョセフソン接合について調べ、カイラルマヨラナ状態が出現するとジョセフソン電流が低温で急激に増大することを見出し、その温度依存性にによりカイラルマヨラナ状態の有無が検出できることを指摘した。
[2] ボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)からの励起スペクトルのトポロジーについて調べた。この系は特徴として、励起スペクトルが非エルミートハミルトニアンにより記述されるという特徴を持ち、固有値にしばしば複素数が出現する。固有値が実数から複素数に変わる点は例外点と呼ばれハミルトニアンは対角化不能になり、例外点を含む系ではトポロジカル数が定義できないとされていた。それに対し本研究では、1次元BECの励起スペクトルに関して、例外点を回避して空間反転対称性に由来するトポロジカル数が定義できることを示し、具体的な2つのモデルに対してバルクエッジ対応が成り立つことを数値的に確認した。
[3] 2成分BECの相分離過程において、2成分の粒子数比が1から大きくずれる場合のスケーリングを調べた。2成分の細かいドメインが混ざり合った状態は、エネルギーを保存するユニタリー時間発展であってもドメインが成長するふるまいを見せる。ドメインの成長則を数値的に調べた結果、2成分の粒子数が大きく異なる場合には成長の初期と後期で指数が異なることが分かった。このダイナミクスには、古典系の2成分流体のような成分間の拡散的な流れの効果はほとんど効かず、ドメインのランダムな運動により起こる衝突が支配的であることを明らかにした。
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