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冷却フェルミ原子系における非平衡量子現象の理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K05501
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 原子・分子・量子エレクトロニクス
研究機関京都大学

研究代表者

川上 則雄  京都大学, 理学研究科, 教授 (10169683)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード冷却原子系 / 非平衡量子現象 / 強相関系 / 相転移
研究成果の概要

本課題では、近年急速に実験研究が進展している量子凝縮相の非平衡ダイナミクスに関する理論的研究を行った。冷却原子系の非平衡多体現象を中心として、光誘起による多体効果、非平衡量子相転移、実時間ダイナミクスなどの凝縮系物理の基本問題に理論的に取り組んだ。特に強相関のフェルミ系と対象として、周期駆動系に関するフロケ理論に加え、密度行列繰り込み群・厳密解などの強力な手法を駆使して、近藤不純物の非平衡ダイナミクスやレーザー誘起トポロジカル超伝導などに代表される、周期時間駆動により誘起される多体効果・量子相転移に関して豊富な物理的内容を含む結果が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

量子凝縮相の非平衡ダイナミクスの研究は、凝縮系物理と非平衡物理が融合した境界領域に位置しており、両分野の研究フロンティアにおいて新たなプラットフォームを形成している。中でも格好の研究舞台となっている冷却原子系では、人工的に格子の形、相互作用の強さ、磁場・電場をコントロールすることができ、今までにない新奇な物理現象の実現・観測が可能である。本研究で得られた、強相関冷却フェルミ原子系における光誘起による多体効果、非平衡量子相転移、実時間ダイナミクスに関する成果は、非平衡状態になることにより初めて生じる新奇な現象を含んでおり、凝縮系物理の基本問題に関わる重要なものであると考えている。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 17件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 29件、 招待講演 14件)

  • [雑誌論文] Symmetry-protected exceptional rings in two-dimensional correlated systems with chiral symmetry2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Tsuneya、Peters Robert、Kawakami Norio、Hatsugai Yasuhiro
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 号: 12 ページ: 1211011-5

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.121101

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interplay between charge, magnetic, and superconducting order in a Kondo lattice with attractive Hubbard interaction2018

    • 著者名/発表者名
      Lechtenberg Benedikt、Peters Robert、Kawakami Norio
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 98 号: 19 ページ: 1951111-11

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.195111

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-Hermitian Kondo Effect in Ultracold Alkaline-Earth Atoms2018

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa Masaya, Kawakami Norio, Ueda Masahito
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 121 号: 20

    • DOI

      10.1103/physrevlett.121.203001

    • NAID

      130007736451

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spatial-Translation-Induced Discrete Time Crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Mizuta Kaoru, Takasan Kazuaki, Nakagawa Masaya, Kawakami Norio
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 121 号: 9 ページ: 093001-093001

    • DOI

      10.1103/physrevlett.121.093001

    • NAID

      130007735921

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-Hermitian perspective of the band structure in heavy-fermion systems2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Tsuneya、Peters Robert、Kawakami Norio
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 98 号: 3 ページ: 0351411-7

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.035141

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topological Properties of Magnetically Ordered Heavy-Fermion Systems in the Presence of Mirror Symmetry2018

    • 著者名/発表者名
      Kimura Kazuhiro, Yoshida Tsuneya, Kawakami Norio
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 8 ページ: 084705-084705

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.084705

    • NAID

      210000134924

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic states in a three-dimensional topological Kondo insulator2018

    • 著者名/発表者名
      Peters Robert、Yoshida Tsuneya、Kawakami Norio
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 98 号: 7 ページ: 0751041-9

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.075104

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reduction of Topological Z Classification in Cold-Atom Systems2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Tsuneya、Danshita Ippei、Peters Robert、Kawakami Norio
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 121 号: 2 ページ: 025301-025301

    • DOI

      10.1103/physrevlett.121.025301

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Symmetry-protected topological phase transition in one-dimensional Kondo lattice and its realization with ultracold atoms2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nakagawa and N. Kawakami
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 96 号: 15

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.155133

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Competition of striped magnetic order and partial Kondo screened state in the Kondo lattice model2017

    • 著者名/発表者名
      R. Peters and N. Kawakami
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 96 号: 11

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.115158

    • NAID

      130007647267

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Laser-irradiated Kondo insulators: Controlling Kondo effect and topological phases2017

    • 著者名/発表者名
      K. Takasan, M. Nakagawa, and N. Kawakami
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 96 号: 11 ページ: 115120-115120

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.115120

    • NAID

      130007509095

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stabilization of prethermal Floquet steady states in a periodically driven dissipative Bose-Hubbard model2017

    • 著者名/発表者名
      K. Iwahori and N. Kawakami
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A

      巻: 95 号: 4

    • DOI

      10.1103/physreva.95.043621

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Laser-induced topological superconductivity in cuprate thin films2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuaki Takasan, Akito Daido, Norio Kawakami and Youichi Yanase
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 95 号: 13 ページ: 134508-134508

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.134508

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fate of Majorana modes in CeCoIn5/YbCoIn5 superlattices: a test bed for reduction of topological classification2016

    • 著者名/発表者名
      Tsuneya Yoshida, Akito Daido, Youichi Yanase, and Norio Kawakami
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 118 号: 14 ページ: 147001-147001

    • DOI

      10.1103/physrevlett.118.147001

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Long time asymptotic state of periodically driven open bilinear system2016

    • 著者名/発表者名
      Koudai Iwahori and Norio Kawakami
    • 雑誌名

      Phy. Rev. B

      巻: 94 号: 18

    • DOI

      10.1103/physrevb.94.184304

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Magnetism in f-electron superlattices2016

    • 著者名/発表者名
      Robert Peters, Yasuhiro Tada, and Norio Kawakami
    • 雑誌名

      Phy. Rev. B

      巻: 94 号: 6

    • DOI

      10.1103/physreva.94.063647

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Magnetism in f-electron superlattices2016

    • 著者名/発表者名
      Robert Peters, Yasuhiro Tada, and Norio Kawakami
    • 雑誌名

      Phy. Rev. B

      巻: 94 号: 20 ページ: 205142-205142

    • DOI

      10.1103/physrevb.94.205142

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 強相関系における非エルミート量子現象2019

    • 著者名/発表者名
      川上則雄
    • 学会等名
      非エルミート系および光学実験に関する研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Topological Properties of mirror symmetric Kondo half-metals2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Kimura, Tsuneya Yoshida and Norio Kawakami
    • 学会等名
      APS March Meetig 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatial-Translation-Induced Discrete Time Crystals2019

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Mizuta, Kazuaki Takasan, Masaya Nakagawa, and Norio Kawakami
    • 学会等名
      APS March Meetig 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Applications of Electron Hydrodynamics to Nonlocal and Nonlinear Optical Effects2019

    • 著者名/発表者名
      Riki Toshio, Kazuaki Takasan, Norio Kawakami
    • 学会等名
      Topological Phases and Functionality of Correlated Electron Systems 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fate of loss-induced superconductivity studied by non-Hermitian mean field theory2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Yamamoto and Norio Kawakami
    • 学会等名
      Topological Phases and Functionality of Correlated Electron Systems
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Correlation effects in non-Hermitian quantum systems2018

    • 著者名/発表者名
      N. Kawakami
    • 学会等名
      Japan-Swiss Workshop on Trends in Theory of Correlated Materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Floquet Topological Phase Transitions in Correlated Systems2018

    • 著者名/発表者名
      N. Kawakami
    • 学会等名
      The Second TMS-PKU Alliance Workshop on Topological Materials and Quantum Materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Laser induced topological phases in correlated systems2018

    • 著者名/発表者名
      N. Kawakami
    • 学会等名
      Erice Workshop 2018: Majorana Fermions and Topological Materials Science
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Emergent topological phases in correlated systems by laser irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      N. Kawakami
    • 学会等名
      New Trends in Topological Insulators
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Floquet topological phases in correlated electron systems2018

    • 著者名/発表者名
      N, Kawakami
    • 学会等名
      KIAS-KAIST Workshop on Topology an Correlation
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Laser-induced topological phases in correlated systems2018

    • 著者名/発表者名
      N. Kawakami
    • 学会等名
      62nd CEMS Colloquium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 固体物理におけるトポロジー2018

    • 著者名/発表者名
      川上則雄
    • 学会等名
      ImPACT未来開拓研究会2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Topological Properties of Magnetically Ordered Heavy-Fermion Systems: AFM phase & FM phase2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Kimura, Tsuneya Yoshida and Norio Kawakami
    • 学会等名
      BEC2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hydrodynamic optical response of electron fluids in ultrapure metals2018

    • 著者名/発表者名
      Riki Toshio, Kazuaki Takasan, Norio Kawakami
    • 学会等名
      International Symposium on Frontiers of Quantum Transport in Nano Science
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Enhancement of the superconducting gap induced by dissipation2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Yamamoto and Norio Kawakami
    • 学会等名
      International Symposium on Frontiers of Quantum Transport in Nano Science
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Topological mirror Kondo semi-metals and half-metals in two-dimensional magnetic systems2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Kimura, Tsuneya Yoshida and Norio Kawakami
    • 学会等名
      International Conference on Magnetism
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Time crystals realized by spatial translation and its symmetry breaking2018

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Mizuta, Kazuaki Takasan, Masaya Nakagawa, and Norio Kawakami
    • 学会等名
      International Conference on Magnetism
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatial-Translation-Induced Floquet Time Crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Mizuta, Kazuaki Takasan, Masaya Nakagawa, and Norio Kawakami
    • 学会等名
      YITP workshop "Floquet theory: Fundamentals and Applications"
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Theoretical study of 2D topological Kondo insulator in antiferromagnetic phase2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Kimura, Tsuneya Yoshida and Norio Kawakami
    • 学会等名
      TMS-EPiQS 2nd Alliance Workshop: Topological magnets and topological superconductors
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Laser-irradiated Kondo insulators: Controlling Kondo effect and topological phases2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuaki Takasan, Masaya Nakagawa and Norio Kawakami
    • 学会等名
      APS March meeting 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Breakdown of topological Thouless pumping in strongly interacting fermions2018

    • 著者名/発表者名
      Masaya Nakagawa, Tsuneya Yoshida, Robert Peters, and Norio Kawakami
    • 学会等名
      APS March Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Topological pumping in strongly interacting bosons and fermions2018

    • 著者名/発表者名
      Masaya Nakagawa, Shunsuke Furukawa, Tsuneya Yoshida, Robert Peters, and Norio Kawakami
    • 学会等名
      The 2nd CEMS International Symposium on Dynamics in Artificial Quantum Systems
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Emergent phases in correlated topological materials2018

    • 著者名/発表者名
      Norio Kawakami
    • 学会等名
      Variety and universality of bulk-edge correspondence in topological phases: From solid state physics to transdisciplinary concepts
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Strongly correlated topological pumping from symmetry-protected topological phases2017

    • 著者名/発表者名
      Masaya Nakagawa, Shunsuke Furukawa, Tsuneya Yoshida, Robert Peters, and Norio Kawakami
    • 学会等名
      Novel Quantum States in Condensed Matter 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electron correlations in low-dimensional topological systems2017

    • 著者名/発表者名
      N. Kawakami
    • 学会等名
      Workshop on spin, charge and energy currents in novel materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Laser-induced topological superconductivity in cuprate thin films2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuaki Takasan, Akito Daido, Norio Kawakami and Youichi Yanase
    • 学会等名
      SCES2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Interaction-Induced Crossover of Fermionic Symmetry-Protected Topological Phases in One Dimension2017

    • 著者名/発表者名
      Masaya Nakagawa and Norio Kawakami
    • 学会等名
      International Conference on Topological Materials Science 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電子系のトポロジー:トポロジカル絶縁体・超伝導体・半金属2017

    • 著者名/発表者名
      川上則雄
    • 学会等名
      仁科記念講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Floquet topological phases of non-unitary quantum walks with PT symmetry2016

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Obuse, Ken Mochizuki, Dakyeong Kim, Norio Kawakami
    • 学会等名
      Progress in Quantum Physics with Non-Hermitian Operators
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photo-induced Kondo effect in ultracold fermions2016

    • 著者名/発表者名
      N. Kawakami
    • 学会等名
      International workshop on Exotic states of matter with SU(N) symmetry
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2016-07-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Many-body proximity effects in f-electron superlattices2016

    • 著者名/発表者名
      N. Kawakami
    • 学会等名
      Collaborative Conference on 3D and Materials Research
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2016-06-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Weyl Semimetal in Heavy Fermion Systems without Inversion Symmetry2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Ibe, H. Nakagawa and N. Kawakami
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
    • 発表場所
      Hangzhou, China
    • 年月日
      2016-05-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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