ワイルフェルミオンの特異な動的応答の物質系での探求

• 研究課題/領域番号: 16J04752
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 藤田 浩之 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2016-04-22 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円); 2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2016年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: トポロジカル光波 / 非平衡現象 / 光渦 / 機械学習 / 量子情報 / ワイルフェルミオン / カイラル反強磁性体

研究実績の概要

本年度発表した5本の論文について、以下にそれぞれ内容を記載する。
1.量子多体系のエンタングルメント・エントロピーの体積則に現れる普遍的な構造について昨年度発表した論文がNature Comm.誌から出版された。また、本研究に関連した内容についてより解析的な議論を行った論文をJournal of High energy physics誌から出版している。
2.トポロジカルな光の一種であるCylindrical vector beamを利用し、量子振動によるフェルミ面測定を非平衡に拡張する手法を提案した。本手法により、従来困難であった局在磁気モーメントが磁気秩序をなしているような磁性金属のフェルミ面を測定することが可能になり、磁場誘起の金属絶縁体転移などをより詳細に調べることが可能になると期待される。本研究に関する論文はScientific Reports誌からすでに出版されている。
3.古典周期駆動系に対してFloquetの定理を利用した解析を行う方法を提案する論文を発表した。高周波レーザー駆動下の磁性体の古典ダイナミクスの解析に利用可能であり、古典系の非平衡状態のFloquet engineeringの可能性を提示している。
4.Cylindrical vector beamの特異な集光特性を物質の磁気的な性質を選択的に駆動する、ないし観測することを提案する論文を発表した。本研究で提案した手法により、伝導体の電子スピン共鳴現象や反強磁性半導体の磁気共鳴現象の観測が可能になると期待される。
5.Entanglement negativityのsmooth quench下でのダイナミクスを系統的に調べた論文を発表した。すでに知られているfast quenchでのダイナミクスの研究と合わせ、多体系における量子情報量の動的な性質の解明に資するものである。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Page curves for general interacting systems (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujita Hiroyuki、Nakagawa Yuya O.、Sugiura Sho、Watanabe Masataka
  • 雑誌名: Journal of High Energy Physics 巻: 2018 号: 12
  • DOI: 10.1007/jhep12(2018)112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonequilibrium Magnetic Oscillation with Cylindrical Vector Beams (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujita Hiroyuki、Sato Masahiro
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41598-018-33651-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Universality in volume-law entanglement of scrambled pure quantum states (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuya O.Nakagawa、Masataka Watanabe、Hiroyuki Fujita、Sho Sugiura*
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 号: 1 ページ: 1635-1635
  • DOI: 10.1038/s41467-018-03883-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Construction of Hamiltonians by supervised learning of energy and entanglement spectra (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujita Hiroyuki、Nakagawa Yuya O.、Sugiura Sho、Oshikawa Masaki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 号: 7 ページ: 075114-075114
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.075114
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Designing Kitaev Spin Liquids in Metal-Organic Frameworks (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamada Masahiko G.、Fujita Hiroyuki、Oshikawa Masaki
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 119 号: 5 ページ: 057202-057202
  • DOI: 10.1103/physrevlett.119.057202
  • NAID: 130006246717
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Encoding orbital angular momentum of light in magnets (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujita Hiroyuki、Sato Masahiro
  • 雑誌名: Physical Review B Rapid Communication 巻: 96 号: 6 ページ: 060407-060407
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.060407
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast generation of skyrmionic defects with vortex beams: Printing laser profiles on magnets (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Fujita and Masahiro Sato
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 95 号: 5 ページ: 054421-054421
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.054421
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fractional quantum Hall states of dipolar fermions in a strained optical lattice (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Fujita, Y. O. Nakagawa, Y. Ashida, and M. Ueda
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 94 号: 4 ページ: 043641-043641
  • DOI: 10.1103/physreva.94.043641
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Field-free, spin-current control of magnetization in non-collinear chiral antiferromagnets (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Fujita
  • 雑誌名: Physica Status Solidi RRL 巻: 11 号: 4 ページ: 1600360-1600360
  • DOI: 10.1002/pssr.201600360
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] everse engineering Hamiltonian from spectrum (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Fujita
  • 学会等名: Deep Learning and Physics
  • 招待講演
• [学会発表] Reverse engineering Hamiltonian from spectrum (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Fujita
  • 学会等名: Tsinghua Workshop on Machine Learning in Geometry and Physics 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Reverse engineering Hamiltonian from spectrum (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Fujita
  • 学会等名: The FOR 1807 Winter School on Numerical Methods for Strongly Correlated Quantum Systems
  • 国際学会
• [学会発表] ,カイラル磁性体への光渦空間構造の転写 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤田浩之, 佐藤正宏
  • 学会等名: 2017年日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 大阪大学 (大阪府・吹田市)
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Generating skyrmionic defects with optical vortex (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Fujita and Masahiro Sato
  • 学会等名: Topological Phases and Functionality of Correlated Electron Systems
  • 発表場所: Institute for Solid State Physics, the University of Tokyo, Kashiwa, Japan
  • 年月日: 2017-02-20
  • 国際学会
• [学会発表] Spintronic Control of Non-collinear Chiral AFMs (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Fujita
  • 学会等名: Topological Phases and Functionality of Correlated Electron Systems
  • 発表場所: Institute for Solid State Physics, the University of Tokyo, Kashiwa, Japan
  • 年月日: 2017-02-20
  • 国際学会
• [学会発表] Generating skyrmionic defects with optical vortex (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Fujita and Masahiro Sato
  • 学会等名: International School on Topological Science and Topological Matter
  • 発表場所: Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2017-02-13
  • 国際学会
• [学会発表] 光の軌道角運動量による磁性体制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤田浩之, 佐藤正宏
  • 学会等名: 新学術領域研究「光圧ナノ物質操作」 第１回公開シンポジウム
  • 発表場所: 千葉大学 (千葉県・千葉市)
  • 年月日: 2017-01-17
• [学会発表] 光渦と磁性体の相互作用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤田浩之
  • 学会等名: SPring-8ユーザー共同体(SPRUC) コヒーレントX線物質科学研究会 第22回HiSOR研究会 合同研究会「光渦と原子分子・物質系の相互作用」
  • 招待講演
• [学会発表] Reconstructing Hamiltonians with machine learning of energy and entanglement spectrum (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Fujita
  • 学会等名: Novel Quantum States 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Generating multiple skyrmionic defects with topological beams (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Fujita
  • 学会等名: Strongly Correlated Electron Systems 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Spintronic control of noncollinear Kagome antiferromagnets (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Fujita
  • 学会等名: Strongly Correlated Electron Systems 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 光渦を用いたトポロジカルなスピン構造の生成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤田浩之, 佐藤正宏
  • 学会等名: 応用物理学会・量子エレクトロニクス研究会「光-物質相互制御 ～制御技術の進展と新しい物理の探求～」
  • 発表場所: 上智軽井沢セミナーハウス(長野県・井沢町)
  • 年月日: 2016-12-08
• [学会発表] Fractional quantum Hall states of dipolar fermions in a strained optical lattice (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Fujita, Yuya O. Nakagawa, Yuto Ashida, Shunsuke Furukawa
  • 学会等名: Designer Quantum Systems Out of Equilibrium
  • 発表場所: Kavli Institute for Theoretical Physics, Santa Barbara, US
  • 年月日: 2016-11-14
  • 国際学会
• [学会発表] Fractional quantum Hall states of dipolar fermions in a strained optical lattice (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Fujita, Yuya O. Nakagawa, Yuto Ashida, Shunsuke Furukawa
  • 学会等名: Topological Quantum Matter
  • 発表場所: Kavli Institute for Theoretical Physics, Santa Barbara, US
  • 年月日: 2016-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] Theory of vortex beam induced skyrmion duplex in chiral magnets (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Fujita and Masahiro Sato,
  • 学会等名: Workshop on Antiferromagnetic Spintronics
  • 発表場所: Univerisity of Mainz, Mainz, Germany
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] “"歪んだ"光格子における極性フェルミオン分子の分数量子ホール状態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤田浩之, 蘆田佑人、中川裕也、古川俊輔
  • 学会等名: 2016年日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 (石川県・金沢市)
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Fractional Quantum Hall states of dipolar fermions in a strained optical lattice (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Fujita, Yuya O. Nakagawa, Yuto Ashida, and Shunsuke Furukawa
  • 学会等名: ICMT summer school 2016: Introduction to topological phases of matter
  • 発表場所: University of Illinois, Champaign, US
  • 年月日: 2016-08-08
  • 国際学会
• [学会発表] Fractional quantum Hall states of dipolar fermions in a strained optical lattice (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Fujita, Yuya O. Nakagawa, Yuto Ashida, Shunsuke Furukawa
  • 学会等名: Quantum Matter, Spacetime and Information
  • 発表場所: Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2016-06-13
  • 国際学会
• [備考] 光渦レーザーを磁性体に超高速でプリントする方法を提案 ―理学部・佐藤正寛 准教授ら
  • URL: http://www.ibaraki.ac.jp/news/2017/03/130937.html