| Project/Area Number |
22KJ1565
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| Project/Area Number (Other) |
22J14452 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
山崎 勇樹 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Declined (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | マヨラナ粒子 / トポロジカル超伝導 / トポロジカル不変量 / 対称性 / 時間反転対称性 / 結晶対称性 / 超伝導対称性 |
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| Outline of Research at the Start |
近年，数学的な概念であるトポロジーと物性が結び付くことに注目が集まってる．代表的な物質であるトポロジカル絶縁体では，バルクは絶縁体であるにも関わらず，その表面は金属的な振る舞いを示す．このようにトポロジカルな性質をもつ物質は，その表面に非自明な状態をもつ．超伝導体に対してもトポロジーの概念が適用され，その表面にはマヨラナ準粒子が創発される．このような超伝導体は特にトポロジカル超伝導体と呼ばれ，マヨラナ準粒子を用いた量子計算など様々な応用が提案されている．マヨラナ準粒子を電気的・磁気的に制御するための基礎理論として本研究では特に時間反転対称性をもたないマヨラナ準粒子の電磁気応答を解明する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，時間反転対称性がないトポロジカル超伝導体表面におけるマヨラナ粒子の電磁気応答を解明することである。時間反転対称性がある場合の理論は先行研究によって既に得られている。その一方でトポロジカル超伝導体候補物質の多くは時間反転対称性がない。そのため，いち早くマヨラナ粒子の検出や応用を実現するためには，時間反転対称性をもたないマヨラナ粒子に対して，その電磁気応答を明らかにすることが必須である。
本研究では，トポロジカル超伝導体表面におけるマヨラナ粒子が示す電磁気応答を，超伝導体がもつ結晶対称性・超伝導対称性の観点から明らかにする。具体的には，超伝導体がもつ1次元トポロジカル不変量を結晶対称性を用いて定義し，これが有限になるための超伝導対称性に対する条件を導く。この結果を表面のマヨラナ粒子に対する有効理論と組み合わせることで，マヨラナ粒子の電磁気応答の一般理論を完成させる。
本年度では，マヨラナ粒子が現れるための一般的な（任意の結晶対称性・超伝導対称性に適用可能な）条件を，磁気カイラル対称性を用いて定義できる磁気巻き付き数（1次元トポロジカル不変量）を用いることで導くことができた。また，このとき現れるマヨラナ粒子の磁気応答，すなわち，磁場に対してマヨラナ粒子がもつエネルギーの大きさが磁場の印加方向に対して非対称になることを明らかにした。さらに時間反転対称性がないトポロジカル超伝導体の例として強磁性超伝導体UCoGeを考え，一般論の適用例を示した。本研究結果は任意の時間反転対称性がない超伝導体に適用できるため，マヨラナ粒子をもつトポロジカル超伝導体探索の有用な指針となる。
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| Research Progress Status |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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