Numerical study on spin excitation and transport properites in quantum spin liquids

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K14645
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Ido Kota 東京大学, 物性研究所, 助教 (50827251)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 量子スピン液体 / 多体波動関数法 / 変分モンテカルロ法 / 励起スペクトル / 輸送特性

Outline of Final Research Achievements

Based on a many-body wavefunction method, we analyzed strongly correlated electron systems where quantum spin liquids emerge. By analyzing the extended Kitaev model and ab initio effective Hamiltonians for organic solids, we theoretically unveiled the stability of quantum spin liquids against external fields or many-body interactions, as well as their physical properties. We have also developed numerical methods for efficiently calculating excited states in strongly correlated electron systems.

Free Research Field

物性理論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

低温になっても磁性を示さない非磁性絶縁体である量子スピン液体は、長距離にわたる強い量子もつれ構造を有するため、量子計算などの量子技術への応用が活発に議論されている。本研究課題では、こうした量子スピン液体がどのようにして安定になるのか、どのような性質なのかを高精度な数値計算結果に基づいて議論できた。得られた知見や開発した手法は、今回の研究で解析されなかった他の量子スピン液体の物性解析や新奇量子スピン液体物質の開拓、さらには超伝導体やトポロジカル物質といった多くの量子物質の解析へと繋がることが期待される。