2019 Fiscal Year Research-status Report
多自由度の協力現象として現れる量子効果とダイナミクスの研究
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18K03444
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
宮下 精二 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 名誉教授 (10143372)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森 貴司 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 客員共同研究員 (00647761)
西野 正理 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 主幹研究員 (80391217)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ギャップ度スピン系 / 実効スピンキュービット / 光相安定性 / 量子マスター方程式 / 行列積波動関数 / フロケリュービル演算子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多自由度の協力現象として現れる量子効果とダイナミクスの研究に関して、次の３つのテーマについて研究を進めた。（１）量子効果が顕著なギャップのある１次元スピン系での不純物による実効的S=1/2磁化は多体効果によるq-biｔとして注目されているが、自由度がどの程度独立なq-bitとして振る舞うのかについての詳しい計算を、状態が行列積波動関数（MPS:matrix product state）で書くことのできるAKLT模型に実効的S=1/2磁化を埋め込む操作を導入し、そこで生じる実効的S=1/2磁化の明らかにした。さらに、多くの現実物質ががあるS=1/2交替ボンド反強磁性模型での不純物構造での実効的S=1/2磁化の性質についても調べた。この研究はPhys. Rev. B 100, 195105 (2019)に掲載された。また、マイクロキャビティに閉じ込められた原子の離散エネルギー準位と光子の相互作用による動的一次相転移の特徴を明らかにする量子マスター方程式に関して大規模な数値計算法を開発しその固有値問題としての準安定状態を明らかにし、これまで光双安定性として知られる駆動外場の強度に関するヒステリシス現象を明らかにして来たが、その研究をさらに周期的に駆動強度が変化する状況でのリミットサイクルとしての定常状態、その状態への緩和時間などをFloquet-Liouville演算子の方法を用いて明らかにした。この研究はPhys. Rev. A 101, 013809 (2020)に掲載された。さらに、安定磁化の方向がワインボトル的な構造をもつ場合の強磁性共鳴や問題（Phys. Rev. B 100, 020403(R) (2019)）や、電子状態によって構成ユニットセルの大きさが異なる系での相転移の特徴（Phys. Rev. A 101, 013809 (2020)）なども明らかにした。
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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
当初目的の２つのテーマに関して重要な結果が得られ,さらに関連した分野での成果も上げることができた。さらに量子スピン系の動的制御に関して、米国、フランス、ドイツ、オランダのグループとの共同研究も進め、その成果についての相互訪問による研究連絡を行う予定であったが、国際交流が困難になったため現在延期中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画に則り、独立なスピン自由度の動的制御に関して研究を進める。特に、複数の周期的外場によるスピン操作によってその自由度が散逸外場の下でどこまで独立な自由度として振る舞うことができるかなどの問題について、関連する理論グループや実験グループと緊密な研究連絡を行いながら研究を進める。
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| Causes of Carryover |
国際交流や物品購入などが交流自粛のため遂行できず保留となっているため。
自粛解除になり次第、交流、研究活動を推進する。
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