• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2021 Fiscal Year Research-status Report

Designing emergent phases based on dimer structure in solids

Research Project

Project/Area Number 17K05533
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

堀田 知佐  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (50372909)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2023-03-31
Keywords量子状態 / 純粋度 / 熱的状態 / 混合性 / 磁化率 / 比熱
Outline of Annual Research Achievements

本年度は量子ダイマー系をはじめとする量子多体系において、有限温度の磁化率や比熱などを計算する際に、熱的状態がどのような性質を持つかという一般的な基礎論の問題に取り組んだ。その先には効率よく正確に熱力学量を2次元系で計算することが可能かどうかという現実的な課題がある。もともと熱的状態はギブス状態であらわされるような混合状態である。だがうまく基底を選びだすことにより、1つの純粋状態で熱的状態を表すことができることが2006年前後から具体的に定式化され、これを熱的純粋量子状態と呼ぶ。今回、ギブス状態と熱的量子純粋状態の間に、無数の熱的量子混合状態が存在するという描像を提示し、その質を定量化する理論を提案することができた。
具体的に熱的状態を作る際、ランダムな初期状態から出発して、虚時間発展を行うランダムサンプリング法がある。何個のランダムサンプリング、つまり古典混合を取る必要があるかは、得られた量子状態がおのおのもつ純粋度に依存している。しかし実際に状態を作ってみるまでは、どのような純粋度を持った状態ができるかは、近似度、システムサイズ、波動関数の表現形式に強く依存する。そこで、未知のランダムサンプリングで作られる量子状態を、その波動関数のノルムから計算される「規格化された分配関数の揺らぎ」NFPFという物理量から、実際に測定する方法を解析的に編み出すことに成功した。
NFPFが大きいと分配関数がランダムエラーから不正確となり、そのぶん計算の効率が下がって多くのサンプリングを必要とする。この直感的な描像と整合するようにNFPFはランダムサンプルの数と比例する。系の純粋度もNFPFのみを使って表すことができるため任意の虚時間発展をもとにした手法で、波動関数の純粋度を定量化することができるようになった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今回は基礎的な理論を作ることを主眼に置いた研究を行っておりおおむね今年度の目標は達成できた。

Strategy for Future Research Activity

今後2次元系の具体的な計算、およびMPSを使った計算で2次元にアプローチする方法を計画している。

Causes of Carryover

本年度も世界的な感染症により、海外出張ができず、国際会議も来年度に複数延期された。そのため今回の成果を具体的に国際会議で発表するための旅費やそれにかかわる経費などを次年度使用額として利用する。

  • Research Products

    (21 results)

All 2022 2021

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 5 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 6 results)

  • [Journal Article] Perfect flat band with chirality and charge ordering out of strong spin-orbit interaction2022

    • Author(s)
      H. Nakai, C. Hotta
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 13 Pages: 579

    • DOI

      10.1038/s41467-022-28132-y

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Thermal pure quantum matrix product states: a simple numerical protocol for finite temperature2022

    • Author(s)
      A. Iwaki, C. Hotta
    • Journal Title

      J. Phys.: Conference Series

      Volume: 2207 Pages: 012031

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Sine-square deformed mean-field theory2022

    • Author(s)
      M Kawano, C Hotta
    • Journal Title

      Phys. Rev. Research

      Volume: 4 Pages: L012033

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.4.L012033

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Sine-square deformation applied to classical Ising models2021

    • Author(s)
      C Hotta, T Nakamaniwa, T Nakamura
    • Journal Title

      Phys. Rev. E

      Volume: 104 Pages: 034133

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.104.034133

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ferromagnetism out of charge fluctuation of strongly correlated electrons in κ-(BEDT-TTF) 2Hg (SCN) 2Br2021

    • Author(s)
      M. Yamashita, S. Sugiura, A. Ueda, S. Dekura, T. Terashima, S. Uji, Y. Sunairi, H. Mori, E. I. Zhilyaeva, S. A. Torunova, R. N. Lyubovskaya, Natalia Drichko, C. Hotta
    • Journal Title

      npj Quantum Materials

      Volume: 6 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1038/s41535-021-00387-6

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dimensional reduction in quantum spin-1/2 system on a 1/7-depleted triangular lattice2021

    • Author(s)
      R. Makuta, C. Hotta
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 104 Pages: 224415

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.104.224415

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Glasses in crystalline solids2022

    • Author(s)
      堀田知佐
    • Organizer
      KEK IPNS-IMSS-QUP Joint workshop
    • Invited
  • [Presentation] 固体結晶中の電荷やスピンの量子グラス2022

    • Author(s)
      堀田知佐
    • Organizer
      日本物理学会第77回年次大会
    • Invited
  • [Presentation] メイプルリーフ格子上のs=1/2-Heisenberg模型における磁気励起2022

    • Author(s)
      幕田涼, 堀田知佐
    • Organizer
      日本物理学会第77回年次大会
  • [Presentation] サイン二乗変形平均場理論を用いたスピン軌道結合Mott絶縁体の基底状態解析2022

    • Author(s)
      川野雅敬, 堀田知佐
    • Organizer
      日本物理学会第77回年次大会
  • [Presentation] バンド構造に対するSU(2)ゲージ場の効果2022

    • Author(s)
      中井宏紀, 川野雅敬, 堀田知佐
    • Organizer
      日本物理学会第77回年次大会
  • [Presentation] サイン二乗温度変調を用いたモンテカルロシミュレーション2022

    • Author(s)
      中村統太, 堀田知佐
    • Organizer
      日本物理学会第77回年次大会
  • [Presentation] ランダムサンプリング法における熱平衡状態の純粋度の定式化2022

    • Author(s)
      岩木惇司, 堀田知佐
    • Organizer
      日本物理学会第77回年次大会
  • [Presentation] Perfect flat band and trimerized charge ordering out of strong spin-orbit interaction2021

    • Author(s)
      Chisa Hotta
    • Organizer
      QLC 2021
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Perfect flat band and chiral-charge ordering out of strong spin-orbit interaction2021

    • Author(s)
      Chisa Hotta
    • Organizer
      Seminar of IBS Center for Theoretical Physics of Complex Systems
    • Invited
  • [Presentation] Perfect flat band and trimerized charge ordering out of strong spin-orbit interaction2021

    • Author(s)
      Chisa Hotta
    • Organizer
      IBS Workshop "Progress in Flatband physics: symmetries, disorder, many-body interactions and thermalisation"
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Ferromagnetism in kappa-ET2X2021

    • Author(s)
      堀田知佐
    • Organizer
      物性研短期研究会
    • Invited
  • [Presentation] 5dパイロクロア酸化物CsW2O6の理論2021

    • Author(s)
      中井宏紀, 堀田知佐
    • Organizer
      日本物理学会2021年秋季大会
  • [Presentation] 強いスピン軌道相互作用が創出する完全フラットバンドの理論2021

    • Author(s)
      中井宏紀, 堀田知佐
    • Organizer
      日本物理学会2021年秋季大会
  • [Presentation] メイプルリーフ格子上のs=1/2-Heisenbergモデルの熱力学特性2021

    • Author(s)
      幕田涼, 堀田知佐
    • Organizer
      日本物理学会2021年秋季大会
  • [Presentation] イジングモデルに対するサイン二乗変形の効果2021

    • Author(s)
      堀田知佐, 中村統太
    • Organizer
      日本物理学会2021年秋季大会

URL: 

Published: 2022-12-28  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi