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非平衡電子多体系のゆらぎと応答の理論

研究課題

研究課題/領域番号 12J01112
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 数理物理・物性基礎(理論)
研究機関大阪大学

研究代表者

弓削 達郎  大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
3,630千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 330千円)
2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2013年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2012年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード非平衡定常状態 / 結合共振器QED列 / 非平衡プラトー / 非平衡熱力学 / 量子マスター方程式 / エントロピー生成 / ベリー位相 / 応答関数 / プラトー / 光学伝導度 / 総和則 / 有効ハミルトニアン / 断熱ポンプ / クラウジウス関係式
研究実績の概要

結合共振器QED列において、共振器損失と外部からの励起の効果を取り入れた量子マスター方程式による解析を行った。平均場近似を用いた解析の結果、凝縮相において非平衡効果が誘起する新奇なプラトー現象を発見した。また、平均場近似を用いない有限系での解析も行い、平均場近似での結果に対応する非平衡プラトー現象が起こることを示した。
また、非平衡熱力学の一般論をマクロな現象論(非平衡定常状態の線形応答関係式)を用いて解析し、過剰エントロピー生成の幾何学的表現を導出した。そしてこれをミクロな理論とつなげて既存の結果との整合性を示した。
さらに、量子マスター方程式の非平衡定常状態を求める新たな方法を提案した。量子マスター方程式が環境系との弱結合のもと有効であることを利用し、結合強度についての摂動論を用いて定式化した。その際、無摂動部分として永年近似を施したマスター方程式を用いることで従来の方法よりも効率よく定常状態を求めることが可能となった。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2015 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] A perturbative method for nonequilibrium steady state of open quantum systems2015

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Yuge, Ayumu Sugita
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 84 号: 1 ページ: 014001-014001

    • DOI

      10.7566/jpsj.84.014001

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cavity-Loss Induced Plateau in Coupled Cavity QED Array2014

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Yuge, Kenji Kamide, Makoto Yamaguchi, and Tetsuo Ogawa
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 83 号: 12 ページ: 123001-123001

    • DOI

      10.7566/jpsj.83.123001

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An expression of excess work during transition between nonequilibrium steady states2014

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Yuge
    • 雑誌名

      Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical

      巻: 47 号: 50 ページ: 505002-505002

    • DOI

      10.1088/1751-8113/47/50/505002

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Optically induced nuclear spin polarization in a single GaAs/AlGaAs quantum well probed by a resistance detection method in the fractional quantum Hall regime2013

    • 著者名/発表者名
      K. Akiba, T. Yuge, S. Kanasugi, K. Nagase, Y. Hirayama
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 87 号: 23 ページ: 235309-235309

    • DOI

      10.1103/physrevb.87.235309

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Geometrical excess entropy production in nonequilibrium quantum systems2013

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Yuge, Takahiro Sagawa, Ayumu Sugita, Hisao Hayakawa
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Physics

      巻: 153 号: 3 ページ: 412-441

    • DOI

      10.1007/s10955-013-0829-2

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonequilibrium Molecular Dynamics Simulation of Interacting Many Electrons Scattered by Lattice Vibrations2012

    • 著者名/発表者名
      Fan Lee, Tatsuro Yuge, Akira Shimizu
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 81 号: 6 ページ: 64710-64710

    • DOI

      10.1143/jpsj.81.064710

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Geometrical pumping in quantum transport: Quantum master equation approach2012

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Yuge, Takahiro Sagawa, Ayumu Sugita, Hisao Hayakawa
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B

      巻: 86 号: 23 ページ: 235308-235308

    • DOI

      10.1103/physrevb.86.235308

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 量子マスター方程式における非平衡定常状態の摂動的求め方2015

    • 著者名/発表者名
      弓削達郎
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学早稲田キャンパス(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 結合共振器QED列における非平衡定常状態の安定性解析2014

    • 著者名/発表者名
      弓削達郎
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学春日井キャンパス(愛知県春日井市)
    • 年月日
      2014-09-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] State freezing in nonequilibrium coupled cavity QED array2014

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Yuge
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Spontaneous Coherence in Excitonic Systems
    • 発表場所
      ザ・プリンス箱根芦ノ湖(神奈川県足柄下郡箱根町)
    • 年月日
      2014-04-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 結合QED共振器列における共振器ロスによるフォトン場の振動数のプラトー化2013

    • 著者名/発表者名
      弓削達郎、上出健二、山口真、小川哲生
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 年月日
      2013-09-26
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Rotating wave approxiamtion in quantum master equation for full counting statistics2013

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Yuge, Takahiro Sagawa, Ayumu Sugita, Hisao Hayakawa
    • 学会等名
      Mathematical Statistical Physics
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所
    • 年月日
      2013-08-02
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Nonequilibrium phases of photons in coupled cavity QED array2013

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Yuge, Kenji Kamide, Makoto, Yamaguchi, Yusuke Kondo, Tetsuo Ogawa
    • 学会等名
      CLEO-PR 2013
    • 発表場所
      京都国際会館
    • 年月日
      2013-07-04
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 光場中の多バンド有効ハミルトニアンの導出2013

    • 著者名/発表者名
      弓削達郎
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学(広島県)
    • 年月日
      2013-03-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Thermodynamic relation in nonequilibrium steady state2013

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Yuge
    • 学会等名
      The 5th GCOE International Symposium on "Weaving Science Web beyond Particle-Matter Hierarchy"
    • 発表場所
      東北大学(宮城県)(招待講演)
    • 年月日
      2013-03-04
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 光場中の多バンド有効ハミルトニアンと総和則2012

    • 著者名/発表者名
      弓削達郎
    • 学会等名
      第7回DYCEシンポジウム
    • 発表場所
      東京大学浅野キャンパス(東京都)
    • 年月日
      2012-12-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 断熱ポンプの条件2012

    • 著者名/発表者名
      弓削達郎
    • 学会等名
      日本物理学会2 0 12年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学(神奈川県)
    • 年月日
      2012-09-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Optical conductivity sum rules extended to nonequilibrium2012

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Yuge
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Excitonic Processes in Condensed Matter, Nanostructure and Molecular Materials
    • 発表場所
      de Oosterpoort (オランダ)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Optical conductivity sum rule for multi-band system2012

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Yuge
    • 学会等名
      2012 DYCE International Workshop
    • 発表場所
      屈斜路プリンスホテル(北海道)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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