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Quantum entanglement phenomena in organic massless Dirac electron systems

Research Project

Project/Area Number 18K18739
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
Research InstitutionToho University

Principal Investigator

TAJIMA Naoya  東邦大学, 理学部, 教授 (40316930)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 西尾 豊  東邦大学, 理学部, 教授 (20172629)
森成 隆夫  京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (70314284)
須田 理行  分子科学研究所, 協奏分子システム研究センター, 助教 (80585159)
Project Period (FY) 2018-06-29 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Keywords有機ディラック電子系 / エンタングルメント / ランダウ準位交差 / アクシオン / 量子エンタングルメント / ランダウ準位準位交差 / カイラル量子異常 / ランダウ準位 / 準位交差
Outline of Final Research Achievements

Entanglement plays an important role to the development of quantum computers. The technique has developed in the quantum optics field mainly. In this study, we tried the creation of the entanglement in the organic Dirac electron systems in the magnetic field at low temperature. The controls of the field strength, the field angle and the Fermi level causes the level crossing of Landau levels. The spin and the valley splitting energies of the Landau levels is nearly equal in this system. Thus, it was expected that the split Landau levels were entangled complicatedly at the vicinity of level crossing.
In this study, we demonstrated theoretically that the entanglement entropy became highest at the vicinity of Landau level crossing. On the other hand, the characteristic feature could not be detected in the experiments of the quantum transport and the specific heat. However, we could find a new physical phenomenon. The broken chiral symmetry gave rise to axion electromagnetic responses.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

固体中に量子エンタングルメントの生成・検出の成功例は、Si半導体を利用した研究のみである。ランダウ準位準位交差に着目した前例はなく、本研究の成果は、固体物理学、デバイス物理学、量子情報科学などへの波及効果は非常に大きい。一方、アクシオンを固体中に生成できれば、静磁場で静電場を、静電場で静磁場を誘起でき、基礎研究のみならず低消費電力デバイス開発が期待される。アクシオンが存在する物質探索・物質創成には大きな意義がある。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Field-Angle Dependence of Interlayer Magnetoresistance in Organic Dirac Electron System α-(BEDT-TTF)2I32019

    • Author(s)
      T. Tani, N. Tajima, and A. Kobayashi
    • Journal Title

      Crystals

      Volume: 9 Issue: 4 Pages: 212-212

    • DOI

      10.3390/cryst9040212

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 有機ディラック電子系へのキャリア注入と量子現象2020

    • Author(s)
      田嶋尚也
    • Organizer
      埼玉大学大学院理工学研究科セミナー
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      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] α-BETS2I3の基板上薄片結晶における量子振動の観測2020

    • Author(s)
      川椙義高, 上辺将士, 増田光, 田嶋尚也, 山本浩史, 加藤礼三, 西尾豊, 梶田晃示
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
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  • [Presentation] 有機ディラック電子系の面内磁気抵抗効果2020

    • Author(s)
      小原遼太郎, 川椙義高, 加藤礼三, 内藤俊雄, 西尾豊, 梶田晃示, 田嶋尚也
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 有機ディラック電子系における量子輸送現象の圧力効果2020

    • Author(s)
      鵜野澤佳成, 川椙義高, 須田理行, 山本浩史, 加藤礼三,西尾豊, 梶田晃示, 田嶋尚也
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 3次元有機トポロジカル半金属におけるカイラル量子異常の実験2020

    • Author(s)
      田嶋尚也, 鵜野澤佳成, 小原遼太郎,川椙義高, 加藤礼三,西尾豊, 梶田晃示
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] α-(BETS)2I3とα-(BEDT-STF)2I3の輸送特性2019

    • Author(s)
      田嶋尚也
    • Organizer
      分子研研究会「分子有機ディラック電子系におけるトポロジカル現象と新奇物性開拓」
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  • [Presentation] 有機ディラック電子系におけるスピン-軌道相互作用と電子相関効果2019

    • Author(s)
      森成隆夫
    • Organizer
      分子研研究会「分子有機ディラック電子系におけるトポロジカル現象と新奇物性開拓」
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 有機ディラック電子系の高磁場下輸送現象2019

    • Author(s)
      鵜野澤佳成, 川椙義高, 須田理行, 山本浩史, 加藤礼三, 木俣基, 西尾豊, 梶田晃示, 田嶋尚也
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季次大会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 有機ディラック電子系α-(BETS)2I3とα-(BEDT-STF)2I3の輸送特性2019

    • Author(s)
      小原遼太郎, 川椙義高, 加藤礼三, 西尾豊, 梶田晃示, 田嶋尚也
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季次大会
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  • [Presentation] 有機ディラック電子系の量子輸送現象2019

    • Author(s)
      田嶋尚也
    • Organizer
      京都大学人間環境学研究科セミナー
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      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 有機ディラック電子系の低温電子状態2019

    • Author(s)
      田嶋尚也, 加藤礼三, 西尾豊, 梶田晃示
    • Organizer
      日本物理学会第74回年次大会
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  • [Presentation] 有機ディラック電子系の中間圧力状態2019

    • Author(s)
      鵜野澤佳成, 中居隼風, 田嶋尚也, 内藤俊雄, 加藤礼三, 西尾豊, 梶田晃示
    • Organizer
      日本物理学会第74回年次大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Transport Phenomena in Molecular Massless Dirac Electron Systems with Tilted Cones2018

    • Author(s)
      N. Tajima
    • Organizer
      The International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2018
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      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Electron-Hole Symmetry in Massless Dirac Electron System a-(BEDT-TTF)2I3 under High Pressure2018

    • Author(s)
      N. Tajima
    • Organizer
      The 43rd International Conference on Coordination Chemistry (ICCC2018)
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      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 圧力下におけるα-ET2I3の熱的性質IV2018

    • Author(s)
      高須康弘, 杉山敦, 田嶋尚也, 梶田晃示, 西尾豊, 内藤俊雄, 加藤礼三
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季次大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 有機ディラック電子系における層間磁気抵抗効果:スピン vs バレー分裂2018

    • Author(s)
      田嶋尚也, 川椙義高, 須田理行, 山本浩史, 加藤礼三, 西尾豊, 梶田晃示
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季次大会
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  • [Remarks] 東邦大学理学部物理学科物性物理学教室HP

    • URL

      http://www2.ph.sci.toho-u.ac.jp/tajima/index.html

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      2019 Annual Research Report
  • [Remarks] 東邦大学理学部物性物理学教室HP

    • URL

      http://www2.ph.sci.toho-u.ac.jp/tajima/index.html

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      2018 Research-status Report

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Published: 2018-07-25   Modified: 2021-02-19  

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