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カゴメ反強磁性体の量子スピン液体に対する有効理論の微視的な構築

研究課題

研究課題/領域番号 17H07362
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分補助金
研究分野 物性Ⅱ
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

藤 陽平  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 基礎科学特別研究員 (50802732)

研究協力者 古崎 昭  
研究期間 (年度) 2017-08-25 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
キーワードトポロジカル相 / 分数量子Hall状態 / 量子スピン液体 / 量子細線 / トポロジカル秩序 / 物性理論 / 強相関電子系 / 磁性
研究成果の概要

物質中における電子やスピンが互いに強く相互作用することで実現する新奇な物質相の1つであるトポロジカル相では、興味深いことに分数励起という特殊な統計性を持つ励起が出現する。本研究では、そのようなトポロジカル相の例である、カゴメ反強磁性体における量子スピン液体状態や、分数量子Hall状態、3次元のゲージ理論などに注目し、相互作用を制御するための場の理論的な解析手法を用いて、それらのトポロジカル相を実現する模型を1次元量子細線の接合系から構成した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

相互作用する量子多体系におけるトポロジカル相に現れる分数励起は、量子コンピュータなど次世代のデバイスへの応用が期待されている。ところが、量子多体系における相互作用を制御可能な形で取り扱うことは物性物理学における難題であり、そのための一般的枠組みは知られていない。本研究の結果は、トポロジカル相を実現するための微視的な相互作用のメカニズムを理解するための手掛かりとなり、将来的なトポロジカル相の実験的実現やデバイスの設計に役立つと期待される。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] Harvard University(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Quantum Hall hierarchy from coupled wires2019

    • 著者名/発表者名
      Fuji Yohei、Furusaki Akira
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 号: 3

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.035130

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] From coupled wires to coupled layers: model with 3D fractional excitations2019

    • 著者名/発表者名
      Yohei Fuji
    • 学会等名
      Anyons in Quantum Many-Body Systems (ANYON19)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3次元的な分数励起を持つ量子細線の模型2019

    • 著者名/発表者名
      藤陽平
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Quantum Hall hierarchy from coupled wires2018

    • 著者名/発表者名
      Yohei Fuji
    • 学会等名
      Topological phases of matter (TOPMAT): from the quantum Hall effect to spin liquids
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 量子細線から作る分数量子 Hall 状態の階層構造I2018

    • 著者名/発表者名
      藤陽平
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 量子細線から作る分数量子 Hall 状態の階層構造II: 複合 Fermi 液体と Pfaffian 状態2018

    • 著者名/発表者名
      藤陽平
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Dirac composite fermion theory for kagome spin liquids2017

    • 著者名/発表者名
      Yohei Fuji
    • 学会等名
      NQS2017: Novel Quantum States in Condensed Matter 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-08-25   更新日: 2022-05-23  

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