密度行列繰り込み群を用いた多自由度二次元量子多体系の数値的研究

• 研究課題/領域番号: 18684012
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 柴田 尚和 東北大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (40302385)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 27,690千円 (直接経費: 21,300千円、間接経費: 6,390千円); 2008年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円); 2007年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円); 2006年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
• キーワード: 量子多体系 / 分数量子ホール効果 / 密度行列繰り込み群 / グラフェン / 二層系 / 二次元電子系 / 量子ホール系 / 量子多体問題 / スカーミオン / 数値計算 / 電荷秩序 / スピンドメイン / スピン転移 / 核スピン

研究概要

多自由度量子多体系に対する優れた計算法である密度行列繰り込み群の計算法に最適化された並列計算機環境を構築することで、ソフトウェアーとハードウェアーの双方の技術を融合させ、これまでの計算技術では不可能であった多自由度量子多体系の研究を行った。特に、二層量子ホール系やグラフェン等の磁場中の電子状態の計算を行い、半導体界面やグラフェン等で実現する多自由度二次元量子多体状態を実験的に検証するために必要な定量的理論予測を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Stability of the Excitonic Phase in Bilayer Quantum Hall Systems at Total Filling One - Effects of Finite Well Width and Pseudopotentials - (2010)
  • 著者名/発表者名: D. Yoshioka, N. Shibata
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan Vol.79,No.6(掲載確定)
  • NAID: 40017143698
  • 査読あり
• [雑誌論文] Collapse of the fractional quantum Hall state by a uni- di-rectional periodic potential modulation (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Endo, N. Shibata, Y. Iye
  • 雑誌名: Physica E Vol.42 ページ: 1042-1045
  • 査読あり
• [雑誌論文] Collapse of the fractional quantum Hall state by a unidirectional periodic potential modulation (2010)
  • 著者名/発表者名: Akira Endo
  • 雑誌名: Physica E 42 ページ: 1042-1045
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fractional Quantum Hall Effects in Graphene and Its Bilayer (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Shibata, K. Nomura
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan Vol.78
  • NAID: 130005437125
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fractional Quantum Hall Effects in Graphene and Its Bilayer (2009)
  • 著者名/発表者名: Naokazu Shibata
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 78
  • NAID: 130005437125
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coupled charge and valley excitations in graphene quantum Hall ferromagnets (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Shibata, K. Nomura
  • 雑誌名: Physical Review B Vol.77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Hall Systems Studied by the Density Matrix Renormalization Group Method (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Shibata
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics supplement Vol.176 ページ: 182-202
  • NAID: 110007081248
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Hall Systems Studied by the Density Matrix Renormalization Group Method (2008)
  • 著者名/発表者名: Naokazu Shibata
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics supplement 176 ページ: 182-202
  • NAID: 110007081248
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coupled charge and valley excitations in graphene quantum Hall ferromagnets (2008)
  • 著者名/発表者名: Naokazu Shibata
  • 雑誌名: Physical Review B 77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase Separation inν=2/3 Fractional Quantum Hall Systems (2007)
  • 著者名/発表者名: N. Shibata, K. Nomura
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan Vol.76
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase Separatoin in ν=2/3 Fractional Quantum Hall Systems (2007)
  • 著者名/発表者名: Naokazu Shibata
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 76
  • 査読あり
• [学会発表] 2層量子ホール励起子相境界の相互作用依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉岡大二郎, 柴田尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] Entanglement entropy of quantum Hall systems in torus and spheri-cal geometry (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Shibata
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 発表場所: 米国, ポートランド
  • 年月日: 2010-03-15
• [学会発表] Entanglement entropy of quantum Hall systems in torus and spherical geometry (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Shibata
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 発表場所: Portland Convention Center,米国
  • 年月日: 2010-03-15
• [学会発表] 強磁場中グラフェンにおける電子相関の効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 東達也, 柴田尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-26
• [学会発表] 強磁場中グラフェンにおける電子相関の効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 東達也
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-26
• [学会発表] 磁場中2次元電子系ヘの応用とグラフェンにおける分数量子ホール状態 (2009)
  • 著者名/発表者名: 柴田尚和, 野村健太郎
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 磁場中2次元電子系への応用とグラフェンにおける分数量子ホール状態 (2009)
  • 著者名/発表者名: 柴田尚和
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] Fractional quantum Hall states in grapheme (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Shibata
  • 学会等名: Workshop on New Developments in Strongly Correlated Electron Systems
  • 発表場所: ETH Zurich (スイス, チューリッヒ)
  • 年月日: 2009-09-19
• [学会発表] Fractional quantum Hall states in graphene (2009)
  • 著者名/発表者名: N.Shibata
  • 学会等名: Workshop on New Developments in Strongly Correlated Electron Systems
  • 発表場所: ETH Zurich(スイス)
  • 年月日: 2009-09-19
• [学会発表] Fractional quantum Hall states in 2D electron systems (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Shibata
  • 学会等名: Workshop on Ma-trix Product State Formulation and Density Matrix Renormalization Group Simulations
  • 発表場所: Kobe Institute (University of Oxford)
  • 年月日: 2009-08-12
• [学会発表] Fractional quantum Hall states in 2D electron systems (2009)
  • 著者名/発表者名: N.Shibata
  • 学会等名: Workshop on Matrix Product State Formulation and Density Matrix Renormalization Group Simulations
  • 発表場所: Kobe Institute(University of Oxford),神戸
  • 年月日: 2009-08-12
• [学会発表] Ground state phase diagram of graphene in a high Landau level (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Higashi, N. Shibata
  • 学会等名: 18th International Conference on Electric Properties of Two-Dimensional Systems
  • 発表場所: Kobe International Con-ference Center
  • 年月日: 2009-07-23
• [学会発表] Fractional quan-tum Hall states in single-layer and bilayer grapheme (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Shibata, K. Nomura
  • 学会等名: 18th International Conference on Electric Properties of Two-Dimensional Systems
  • 発表場所: Kobe Inter-national Conference Center
  • 年月日: 2009-07-23
• [学会発表] Fractional quantum Hall states in single-layer and bilayer graphene (2009)
  • 著者名/発表者名: N.Shibat
  • 学会等名: 18the International Conference on Electric Properties of Two-Dimensional Systems
  • 発表場所: Kobe International Conference Center,神戸
  • 年月日: 2009-07-23
• [学会発表] Ground state phase diagram of graphene in a high Landau level (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Higashi
  • 学会等名: 18th International Conference on Electric Properties of Two-Dimensional Systems
  • 発表場所: Kobe International Conference Center,神戸
  • 年月日: 2009-07-23
• [学会発表] Collapse of the fractional quantum Hall state by a unidi-rectional periodic potential modulation (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Endo, N. Shibata, Y. Iye
  • 学会等名: 18th International Conference on Electric Properties of Two-Dimensional Systems
  • 発表場所: Kobe International Con-ference Center
  • 年月日: 2009-07-21
• [学会発表] Collapse of the fractional quantum Hall state by a unidirectional periodic potential modulation (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Endo
  • 学会等名: 18the International Conference on Electric Properties of Two-Dimensional Systems
  • 発表場所: Kobe International Conference Center,神戸
  • 年月日: 2009-07-21
• [学会発表] 単層および二層グラフェンにおける分数量子ホール状態の階層構造 (2009)
  • 著者名/発表者名: 柴田尚和, 野村健太郎
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] グラフェンの高次のランダウ準位における基底状態の相図 (2009)
  • 著者名/発表者名: 東達也, 柴田尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] 単層および二層グラフェンにおける分数量子ホール状態の階層構造 (2009)
  • 著者名/発表者名: Naoakazu Shibata
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] グラフェンの高次のランダウ準位における基底状態の相図 (2009)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Higashi
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] 磁場中2次元電子系への応用:量子ホール系の電子状態 (2008)
  • 著者名/発表者名: 柴田尚和
  • 学会等名: 密度行列繰り込み群法を用いた物性研究の新展開
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2008-12-16
• [学会発表] 二層グラフェンにおける分数量子ホール状態 (2008)
  • 著者名/発表者名: 柴田尚和, 野村健太郎
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] グラフェンの高次のランダウ準位におけるCDW構造 (2008)
  • 著者名/発表者名: 東達也, 柴田尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] 二層グラフェンにおける分数量子ホール状態 (2008)
  • 著者名/発表者名: Naokazu Shibata
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] グラフェンの高次のランダウ準位におけるCDW構造 (2008)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Higashi
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] Coupled charge and valley excitations in graphene quantum Hall ferromagnets (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Shibata
  • 学会等名: Topological Aspects of Solid State Physics
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2008-06-24
• [学会発表] 強磁場中グラフェンにおけるスカーミオン励起 (2008)
  • 著者名/発表者名: 柴田尚和, 野村健太郎
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-25
• [学会発表] 強磁場中グラフェンにおけるスカーミオン励起 (2008)
  • 著者名/発表者名: Naokazu Shibata
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-25
• [学会発表] Bilayer quantum Hall systems (2007)
  • 著者名/発表者名: N. Shibata
  • 学会等名: Interaction and Nanostructural Effects in Low-Dimensional Systems
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2007-11-13
• [学会発表] ν=2およびν=2/3量子ホール系におけるスピンドメインの形成 (2007)
  • 著者名/発表者名: 柴田尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2007-09-21
• [学会発表] ν=2およびν=2/3量子ホール系におけるスピンドメインの形成 (2007)
  • 著者名/発表者名: Naokazu Shibata
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2007-09-21
• [学会発表] Excitonic state in bilayer quan-tum Hall systems (2007)
  • 著者名/発表者名: N. Shibata
  • 学会等名: 日中セミナー
  • 発表場所: 人民大学(中国, 北京)
  • 年月日: 2007-06-27
• [備考]
  • URL: http://www.cmpt.phys.tohoku.ac.jp/~shibata
• [備考]
  • URL: http://www.cmpt.phys.tohoku.ac.jp/~shibata
• [備考]
  • URL: http://www.cmpt.phys.tohoku.ac.jp/~shibata