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光格子中の長距離相互作用を有する冷却原子系における非平衡量子ダイナミクスの解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K03472
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分13010:数理物理および物性基礎関連
研究機関近畿大学

研究代表者

笠松 健一  近畿大学, 理工学部, 准教授 (70413763)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード冷却原子 / ボースアインシュタイン凝縮 / 光格子 / 長距離相互作用 / 量子液滴 / 双極子相互作用 / 量子シミュレーション / 非平衡ダイナミクス
研究成果の概要

冷却原子気体で実現する非平衡ダイナミクスを主たるターゲットとして、量子ゆらぎを無視する平均場近似から量子ゆらぎを正確に取り入れた解析までを実施し、適応した量子相関の程度を調節することで様々な問題に取り組んだ。量子ゆらぎが強い場合の研究では、光格子中の長距離相互作用をもつ原子集団が示す擬多体局在と呼ばれる現象を明らかにした。また、弱い量子ゆらぎを想定し、光格子中のボース凝縮体におけるダークソリトンの運動をしらべ、古典量子クロスオーバーがあることを示した。光格子中の2成分ボース気体では強い量子揺らぎにより生じる量子液滴状態が実現することを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

超低温下にある冷却原子系では、物理を調べる理想的な環境が準備され、系のほぼ全てのパラメーターの制御も可能であるため、様々な物性や量子ダイナミクスを基本的立場から検証することが可能である。本研究で得られた知見は新しい実験研究の更なる動機となり、量子論や物性論の発展に大いに貢献すると期待される。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 5件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 4件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] University of Massachusetts(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Leibniz University Hannover(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Institute for Basic Science(韓国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Institute for Basic Science(韓国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Shanghai University(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Dynamics of Two Quantized Vortices Belonging to Different Components of Binary Bose?Einstein Condensates in a Circular Box Potential2022

    • 著者名/発表者名
      Han Junsik、Kasamatsu Kenichi、Tsubota Makoto
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 91 号: 2 ページ: 024401-024401

    • DOI

      10.7566/jpsj.91.024401

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum droplet of a two-component Bose gas in an optical lattice near the Mott insulator transition2022

    • 著者名/発表者名
      Machida Yoshihiro、Danshita Ippei、Yamamoto Daisuke、Kasamatsu Kenichi
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 105 号: 3

    • DOI

      10.1103/physreva.105.l031301

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vorticity Distribution in Quantum Kelvin-Helmholtz Instability of Binary Bose?Einstein Condensates2022

    • 著者名/発表者名
      Kokubo Haruya、Kasamatsu Kenichi、Takeuchi Hiromitsu
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: - 号: 5-6 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1007/s10909-021-02660-1

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pattern formation of quantum Kelvin-Helmholtz instability in binary superfluids2021

    • 著者名/発表者名
      Kokubo Haruya、Kasamatsu Kenichi、Takeuchi Hiromitsu
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 104 号: 2 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1103/physreva.104.023312

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Application of the inhomogeneous Kibble-Zurek mechanism to quench dynamics in the transition from a Mott insulator to a superfluid in a finite system2021

    • 著者名/発表者名
      Machida Yoshihiro、Kasamatsu Kenichi
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 103 号: 1 ページ: 013310-013310

    • DOI

      10.1103/physreva.103.013310

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Decay of two-dimensional quantum turbulence in binary Bose-Einstein condensates2021

    • 著者名/発表者名
      Mithun Thudiyangal、Kasamatsu Kenichi、Dey Bishwajyoti、Kevrekidis Panayotis G.
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 103 号: 2 ページ: 023301-023301

    • DOI

      10.1103/physreva.103.023301

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Semiclassical dynamics of a dark soliton in a one-dimensional bosonic superfluid in an optical lattice2020

    • 著者名/発表者名
      Ozaki Yusuke、Nagao Kazuma、Danshita Ippei、Kasamatsu Kenichi
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 2 号: 3 ページ: 033272-033272

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.2.033272

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Disorderless Quasi-localization of Polar Gases in One-Dimensional Lattices2020

    • 著者名/発表者名
      W. Li, A. Dhar, X. Deng, K. Kasamatsu, L. Barbiero, and L. Santos
    • 雑誌名

      Physical Review Letter

      巻: 124 号: 1 ページ: 010404-010404

    • DOI

      10.1103/physrevlett.124.010404

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Modulational instability, inter-component asymmetry and formation of quantum droplets in one-dimensional binary Bose gases2020

    • 著者名/発表者名
      Thudiyangal Mithun, Aleksandra Maluckov, Kenichi Kasamatsu, Boris A. Malomed, Avinash Khare
    • 雑誌名

      Symmetry

      巻: 12 号: 1 ページ: 174-174

    • DOI

      10.3390/sym12010174

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Transverse instability and disintegration of a domain wall of a relative phase in coherently coupled two-component Bose-Einstein condensates2019

    • 著者名/発表者名
      Kousuke Ihara and Kenichi Kasamatsu
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 100 号: 1 ページ: 013630-013630

    • DOI

      10.1103/physreva.100.013630

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modulation instability associated nonlinear dynamics of spin?orbit coupled Bose?Einstein condensates2019

    • 著者名/発表者名
      Mithun Thudiyangal、Kasamatsu Kenichi
    • 雑誌名

      Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics

      巻: 52 号: 4 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1088/1361-6455/aafbdd

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of a magnetic field on vortex states in superfluid He3?B2019

    • 著者名/発表者名
      Kasamatsu Kenichi、Mizuno Ryota、Ohmi Tetsuo、Nakahara Mikio
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 号: 10 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.104513

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stripes and honeycomb lattice of quantized vortices in rotating two-component Bose-Einstein condensates2018

    • 著者名/発表者名
      Kasamatsu Kenichi、Sakashita Kouhei
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 97 号: 5 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1103/physreva.97.053622

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ボックスポテンシャルにトラップされた2成分Bose-Einstein凝縮体中で異なる成分に属する渦のダイナミクス2022

    • 著者名/発表者名
      韓俊植、笠松健一、坪田誠
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 巻数-位相表示でのWigner準分布関数と経路積分を用いたU(1)量子振り子の時間発展の研究2022

    • 著者名/発表者名
      笠松健一、松居哲生
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 小規模Bose-Einstein凝縮体における渦生成の臨界速度2022

    • 著者名/発表者名
      小久保治哉、笠松健一
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Phase diagram of pattern formation in binary Bose-Einstein condensates with shear flow2021

    • 著者名/発表者名
      Haruya Kokubo, Kenichi Kasamatsu, Hiromitsu Takeuchi
    • 学会等名
      International Symposium on Quantum Fluids and Solids 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 巻数-位相表示とコヒーレント表示での切断Wigner近似によるU(1)及びSU(2)量子ダイナミクス2021

    • 著者名/発表者名
      笠松健一、松居哲生
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Mott絶縁体転移近傍の光格子中の2成分Bose粒子系における超流動液滴状態2021

    • 著者名/発表者名
      町田佳央、段下一平、山本大輔、笠松健一
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 超流動界面で生じるケルビン・ヘルムホルツ不安定性の量子・古典クロスオーバー2021

    • 著者名/発表者名
      小久保治哉、笠松健一、竹内宏光
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] コンパクト群U(1),SU(2)上の切断ウィグナー近似 II2021

    • 著者名/発表者名
      久茂田倖、笠松健一、松居哲生
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 対向流をもつ相分離した2成分ボース凝縮体における界面の非線形ダイナミクスⅡ2020

    • 著者名/発表者名
      小久保治哉,、笠松健一、竹内宏光
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] コンパクト群U(1), SU(2) 上の切断ウィグナー近似2020

    • 著者名/発表者名
      笠松健一、久茂田倖、松居哲生
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 対向流をもつ相分離した2成分ボース凝縮体における界面の非線形ダイナミクス2020

    • 著者名/発表者名
      小久保治哉, 笠松健一, 竹内宏光
    • 学会等名
      日本物理学会 第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Quench Dynamics From Mott Insulator to Superfluid in the Bose-Hubbard Model: Application of the Inhomogeneous Kibble-Zurek Mechanism2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Machida, K. Kasamatsu
    • 学会等名
      28th Annual International Laser Physics Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Semi-Classical Dynamics of a Dark Soliton in a One-Dimensional Lattice Bose Gas2019

    • 著者名/発表者名
      Y Ozaki, K Nagao, I Danshita, K Kasamatsu
    • 学会等名
      28th Annual International Laser Physics Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Transverse Instability and Disintegration of Domain Wall of Relative Phase in Coherently Coupled Two-Component Bose-Einstein Condensates2019

    • 著者名/発表者名
      K Ihara, K Kasamatsu
    • 学会等名
      28th Annual International Laser Physics Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超流動-Mott絶縁体転移における非一様Kibble-Zurek理論の適応2019

    • 著者名/発表者名
      町田佳央, 笠松健一
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ラビ結合した2成分ボース凝縮体のドメインウォールの不安定化2019

    • 著者名/発表者名
      井原康輔, 笠松健一
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] 光格子中の一次元Bose気体におけるダークソリトンの準古典ダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      尾崎裕介, 長尾一馬, 段下一平, 笠松健一
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] 有限磁場下における超流動3He-B相の渦芯構造と相図II-横磁場の場合-2019

    • 著者名/発表者名
      笠松健一, 大見哲巨, 中原幹夫
    • 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 実施状況報告書
  • [備考] ホームページ

    • URL

      https://www.phys.kindai.ac.jp/laboratory/kasamatsu/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://qube.phys.kindai.ac.jp/users/kenichi/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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