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強相関トポロジカル量子相に創発する新規物性現象の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15J05184
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 物性II(理論)
研究機関千葉大学

研究代表者

宮腰 祥平  千葉大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードSPT相 / エンタングルメント / スピン系 / 密度行列繰り込み群 / ホールデン相 / 密度行列くりこみ群
研究実績の概要

本年度は前年度に密度行列繰り込み群(DMRG)を用いて研究した、1次元VBS相に対する有限系でのエンタングルメントスペクトラム(ES)の2重縮退性と波動関数の周期的境界条件依存性に着目し、行列積状態に基づくSPT相の一般論からのトポロジカルな意味付けの構築を行った。そこで本研究では、ボンド交替のあるスピン鎖における議論を元にSPT相の分類と反周期境界条件の構成を行った。その結果、2サイトの並進対称性とボンド中心の反転対称性(I)によって、VBS相が4つのグループに分解できることを明らかにした。また、反周期境界条件のVBS相は一般にz軸回りのスピンのπ回転対称性(Rz)による射影表現を導入することで構築可能であることを示した。さらに、反転対称性(I)とπ回転対称性(Rz)の対称性を組み合わせた議論により、反周期境界条件におけるパリティ量子数とトポロジカル不変量の同値性を明らかにした。またトポロジカル非自明相ではパリティ量子数が奇となることを確かめた。特に前年度の研究では意義が不明瞭であったエンタングルメントスペクトラムに関して、パリティ量子数の偶奇性がトポロジカル非自明相における有限系でのESの2重縮退性を導くことを厳密に示した。またDMRGによるESの数値解析を行うことにより、周期的境界条件に依存して異なる振る舞いを示すESがサイズ無限大の極限で、相補的にHaldane相の表面状態を再現することを明らかにした。以上の議論はよく知られたVBS相の厳密な波動関数を用いた議論ではなく、対称性のみによって導かれる行列積状態の一般論であり、一般のSPT相に対しても同様に適用可能である。特に、DMRGや厳密対角化を実行する上で、本研究で用いた手法はSPT相を数値的に検出するうえでの重要な手がかりとなることが期待される。本研究の成果はPhysical Review B誌に掲載済みである。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] IFW Dresden/TU Dresden(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Mott Transition and Staggered Orders in the Three-component Fermionic System: Variational Cluster Approach2016

    • 著者名/発表者名
      T. Hasunuma, T. Kaneko, S. Miyakoshi and Y. Ohta
    • 雑誌名

      Journal of Physics Society of Japan

      巻: 85 号: 7 ページ: 074704-074711

    • DOI

      10.7566/jpsj.85.074704

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Entanglement properties of the Haldane phases: A finite system-size approach2016

    • 著者名/発表者名
      S. Miyakoshi, S. Nishimoto and Y. Ohta
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 94 号: 23 ページ: 235155-235166

    • DOI

      10.1103/physrevb.94.235155

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 反周期境界条件におけるエンタングルメントスペクトラム2017

    • 著者名/発表者名
      宮腰祥平、西本理、太田幸則
    • 学会等名
      日本物理学会2017春季大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス、大阪府、府中市
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 三角格子系の励起子相とk空間スピンテクスチャー2017

    • 著者名/発表者名
      西田尚央、宮腰祥平、太田幸則
    • 学会等名
      日本物理学会2017春季大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス、大阪府、府中市
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 一般の整数スピン鎖における対称性によって保護された自明相の数値的研究2016

    • 著者名/発表者名
      宮腰祥平、西本理、太田幸則
    • 学会等名
      日本物理学会2016秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス、石川県、金沢市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 多軌道Hubbard模型の励起子相における低エネルギー励起スペクトル2016

    • 著者名/発表者名
      山口伴紀、杉本高大、宮腰祥平、太田幸則
    • 学会等名
      日本物理学会2016秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス、石川県、金沢市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] CDIAよる励起子相の研究2016

    • 著者名/発表者名
      濱田晃輔、金子竜也、宮腰祥平、太田幸則
    • 学会等名
      日本物理学会2016秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス、石川県、金沢市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 励起子相におけるクロスホッピングの効果2016

    • 著者名/発表者名
      西田尚央、金子竜也、宮腰祥平、太田幸則
    • 学会等名
      日本物理学会2016秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス、石川県、金沢市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Effect of single ion anisotropy and bond alternation in the S=2 Heisenberg model2016

    • 著者名/発表者名
      S. Miyakoshi, S. Nishimoto and Y. Ohta
    • 学会等名
      SCES2016(International Conference on Strongly Correlated Electron Systems)
    • 発表場所
      中国、杭州
    • 年月日
      2016-05-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] S=2 反強磁性ハイゼンベルグ鎖におけるボンド交替と1イオン異方性の効果2016

    • 著者名/発表者名
      宮腰祥平、西本理、太田幸則
    • 学会等名
      日本物理学会2016年春季大会
    • 発表場所
      東北学院大学 (宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Entanglement properties of the bond alternating Heisenberg chain with general integer spins2016

    • 著者名/発表者名
      Shohei Miyakoshi, Satoshi Nishimoto, Yukinori Ohta
    • 学会等名
      America Physical Society 2016 March meeting
    • 発表場所
      Baltimore (USA)
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ボンド交替のあるS>1ハイゼンベルグ鎖におけるエンタングルメントスペクトラム2015

    • 著者名/発表者名
      宮腰祥平、西本理、太田幸則
    • 学会等名
      東大物性研短期研究会「スピン系物理の深化と最前線」
    • 発表場所
      東大物性研 (千葉県柏市)
    • 年月日
      2015-11-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Entanglement properties of the S ≧ 2 dimerized Heisenberg model2015

    • 著者名/発表者名
      宮腰祥平、西本理、太田幸則
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学 (大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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