2017 Fiscal Year Annual Research Report
A study of dynamical properties of Weyl fermions in matter
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16J04752
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
藤田 浩之 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | 光渦 / 機械学習 / 量子情報 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は1本の論文を新たに発表し[1]、9件の学会・研究会発表を行った。また、昨年度発表した3本の論文[2-4]の査読対応を行った。
[1] 新たに発表した論文(物性研究所中川氏(当時)、杉浦氏 (当時)、押川氏との共著)では、厳密対角化や密度行列繰り込み群法に教師あり学習の手法を組み合わせることで、与えられたエネルギースペクトルを有するハミルトニアンを構成するという逆問題を解く手法を提案した。この手法は、(1)強相関電子系の有効ハミルトニアンの構成による大規模系の数値計算コストの削減 (2)創発自由度で記述されるエキゾチックな量子系を低エネルギー理論として持つような物理的ハミルトニアンの具体的構成 (3)エンタングルメントハミルトニアンのエンタングルメントスペクトルからの構成、といった目的で威力を発揮すると考えられ、実際に複数の研究者らにより既に利用されはじめている。本研究の論文はPhysical Review B誌から出版された。
[2] 昨年発表した、有機金属構造体におけるワイルスピン液体を含む多様なキタエフスピン液体の設計に関する論文(物性研究所山田正彦氏、押川氏との共著)がPhysical Review Letters誌に掲載され、Physics.orgにて特集された。
[3] 昨年発表した、光渦の軌道角運動量を利用した磁性体制御に関する論文(茨城大学佐藤と共著)がPhysical Review B誌からRapid communicationとして出版された。
[4] 昨年発表した、エンタングルメント・エントロピーが体積則を示す純粋量子状態が持つ一般的性質に関する論文(物性研究所中川氏(当時)、杉浦氏 (当時)とKavli IPMU渡邉氏との共著)が、Nature communications誌に採択された。
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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
光による物質の動的制御と、それを利用した物質の機能開発に注目が集まっている。我々は、軌道角運動量を運ぶトポロジカル光波である光渦を用いた磁性体の制御という新しい方向性を提案した。トポロジカル光波の持つ特徴的な空間構造は、従来のガウシアンレーザーでは不可能な物質の制御・観測手法の開発に利用可能である。Pyrochlore iridateやMn3Sn, Mn3Geといった系をはじめ、トポロジカル半金属系はしばしば磁性と紐付けられており、磁性体の新たな操作・観測手法の確立は、ワイル系の動的性質の理解・利用に繋がるものと期待される。
また本年度は、教師あり学習を利用した有効ハミルトニアンの構成を提案し、強相関電子系における新奇量子相の研究および物質開発への利用可能性を示した。同様の手法は、量子多体系におけるエンタングルメント・ハミルトニアンの構成にも適用可能であり、量子情報分野の基礎研究の進展に寄与すると期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
トポロジカル光波が持つ特異的な空間構造、集光特性を利用することで、従来手法では不可能な物質の制御・観測が可能となる。今後は引き続き、茨城大学の佐藤准教授とともに、磁性体を対象としトポロジカル光波である光渦、偏光渦の利用を検討していく。特に、磁気秩序を持つトポロジカル半金属物質や、電磁場誘起相転移を示す物質を利用することで、光誘起の動的性質の理解と利用に向けた研究を行っていく。
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