2020 Fiscal Year Annual Research Report
Nonequilibrium quantum cluster expansion and its application to ultracold atoms
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19J01006
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
関野 裕太 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 特別研究員
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | 冷却原子気体 / 非平衡現象 / スピン流 / 量子シミュレーション / 光学スピン伝導率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
査読中であった、強結合フェルミ原子気体のメゾスコピックスピン輸送の理論研究を行なった論文がアメリカ物理学会のPhysical Review Researchに受理された。また、本論文はEditors' Suggestionsに採択された。
また、採用前からの継続研究である1次元での強結合ボース原子気体・フェルミ原子気体の相関関数における普遍関係式の研究を論文としてまとめ、アメリカ物理学会のPhysical Review Aに投稿し、受理された。
さらに、冷却原子気体において、交流スピン伝導率（光学スピン伝導率）の測定を提案する研究も行なった。交流スピン流はスピントロニクスの文脈やスピン系において興味を持たれているが、固体中の電子系において光学スピン伝導率を測定することは通常困難である。そのため、本研究の提案は、冷却原子気体の実験から、交流のスピン輸送現象を探求するという道を切り開いた。
また、光学スピン伝導率の有用性を検証するため、冷却原子気体で実現されているフェルミ超流動体やスピノールボース・アインシュタイン凝縮体の光学スピン伝導率の計算を行なった。その結果、光学スピン伝導率のスペクトルからは、コンタクトやスピンギャップ、スピンモードの音速などの性質を引き出せることが解明された。これらの物理量は、これまでの冷却原子実験で調べられていた直流スピン伝導率では捉えられない性質である。これらの研究成果をまとめた論文は現在査読中である。
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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
交流スピン伝導率の測定という、冷却原子気体の新しい研究の方向性を切り開けたことが、大きな進展であったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
提案された光学スピン伝導率の測定方法は、冷却原子気体で実現されている様々な系に対して適用することができる。そのため、光学スピン伝導率が、個々の冷却原子系の性質をどのように反映するかを解明することが、今後重要になると考えている。
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