Topological structures and transport phenomena in a spin-orbit coupled system

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 15K17726
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Atomic/Molecular/Quantum electronics
• Research Institution: Nagoya University (2016-2019); The University of Tokyo (2015)
• Principal Investigator: Kawaguchi Yuki 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (00456261)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 冷却原子気体 / トポロジカル構造 / スピン軌道相互作用 / トポロジカル超伝導 / 磁気スキルミオン

Outline of Final Research Achievements

We studied topological quantum phenomena caused by spin-orbit coupling. For Bose-Einstein condensates (BECs) of cold atmoic gases, we have discussed the spin Hall effect, BEC dynamics under a non-Abelian gauge field, and topological invariants defined in a non-Hermitian system, which arise from the magnetic dipole-dipole interaction or Laser-induced spin-orbital coupling. For solid-state systems, we have investigated transport phenomena and magnetic skyrmion structure caused by spin-orbit interaction originating from relativistic effects.

Free Research Field

物性理論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

冷却原子気体系および固体電子系においてスピン軌道相互作用によりもたらされる新奇現象を明らかにした。特に、磁気的双極子相互作用がスピン軌道結合として働いてスピンホール効果を起こすこと、および、非エルミート系において、例外点が存在する場合においてもトポロジカル数が定義できることを示したのは我々の研究が初めてである。