2018 Fiscal Year Annual Research Report
強相関電子系における物質相としてのトポロジカル超伝導
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17J10588
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
大同 暁人 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | トポロジカル超伝導 / 非共型トポロジカル超伝導 / バルクエッジ対応 / 多極子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題ではトポロジカル超伝導体の候補物質が現在非常に限られていることを背景として，特に強相関電子系において新たな候補物質を提案すること，および候補物質を実験的に検証するためのセットアップを提案することなどを目的としている．今年度では，この目的のもと，次の研究に取り組んだ．(1) 重い電子系超伝導体UCoGeにおけるトポロジカル超伝導，(2)トポロジカル超伝導体の新規バルクエッジ対応の研究，(3) 物質中の多極子の量子力学的定式化．
(1)は前年度から引き続き行なっている研究である．昨年度はUCoGeのトポロジカルな性質の一部を解析的に明らかにしたが，本年度は考えられる全てのトポロジカル数を数値的に評価することでUCoGeのトポロジカルな性質の全貌を明らかにした．また，その際に用いた数値計算手法は，トポロジカル絶縁体のトポロジカル数を計算するために既に提案されていたものをもとに新しく開発した．この手法を，UCoGeを含むより広いクラスのトポロジカル物質に適用可能な形で論文としてまとめた．(2)トポロジカル超伝導体を実験的に検証する際には，その検証が最も進んでいる系である半導体ナノワイヤ接合系を参考にするのが重要な方針である．そこで，そのような一次元系トポロジカル超伝導におけるバルクエッジ対応についてのより深い理解に貢献するための研究を行った．具体的には，電気分極の理論を参考にして，最近数値的に提案されていた新規バルクエッジ対応の解析的証明を行った．(3)最近注目を集めている新たなクラスのトポロジカル物質として高次トポロジカル物質がある．高次トポロジカル絶縁体は物質中の多極子と深い関係にあることが明らかにされてきており，そのより深い理解に貢献できればゆくゆくは高次トポロジカル超伝導の理解・発見につながると期待される．そこで物質中の多極子の量子力学的定式化についての研究も行った．
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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
重い電子型超伝導体UCoGeのトポロジカルな性質の解明に前年度に引き続き取り組み，より深い理解を得ることができた．また，その理解をより広いクラスに適用可能な形で一般化し，簡便な方法論を提供することにも成功した．これによって，トポロジカル相の研究の進展に大きく貢献することができたと考えている．
また，新規バルクエッジ対応の証明を通してバルクエッジ対応というトポロジカル超伝導の基礎的性質に関わる部分についても本質的な結果を導くことができた．
以上のような成果を得ることができたため，概ね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の方向性としては，最近新たに発見された重い電子系超伝導体におけるトポロジカル超伝導の検討，接合系におけるトポロジカル超伝導の制御などのテーマに取り組みたいと考えている．手法についてはこれまで用いてきたもののほか，準古典理論などを採用する．また，本研究分野は理論・実験ともに進展が著しいため，最新の研究成果を適宜取り入れつつ柔軟に研究を進めたい．
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