Search for Quantum Functionalities in Cluster-Based Spin Systems

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K03840
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
• Research Institution: Osaka University (2022); Tokyo University of Science (2020-2021)
• Principal Investigator: Takanori Sugimoto 大阪大学, 量子情報・量子生命研究センター, 特任准教授(常勤) (70735662)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 量子スピン / クラスタ / 量子機能性 / 分数化 / トポロジカル状態

Outline of Final Research Achievements

Our purpose of this research project is (1) to search quantum functionality in quantum spin systems consisting of spin clusters and (2) to optimize the quantum functionality by tuning the model parameters in the spin-cluster systems. To achieve the purpose, we have classified the conditions for the Haldane state realizing in the spin-cluster chains. As the result, we find novel mechanisms of quasi-fractionalization of edge state and bulk magnetization.

Free Research Field

物性物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究課題では，スピン・クラスタにより構成される系を対象にして，次世代ICT技術の核心をなすと期待される量子機能性の新しい候補を探索し，その発現条件の考察を行った．その結果，これまで知られていた量子多体現象であっても，構成の基本要素となる自由度を置き換えることで，異なった形の量子機能性として発現しうることがわかった．このアイデアは，今回の研究対象に限らず，多くの量子多体現象により普遍的に適用できるものであるため，本研究課題で得られた結果は，今後の次世代ICT技術の発展に大きく寄与できるものであると考えられる．