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コーナーに関連したある種の高次不変量の幾何学的研究

研究課題

研究課題/領域番号 19K14545
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分11020:幾何学関連
研究機関東北大学 (2021-2022)
国立研究開発法人産業技術総合研究所 (2019-2020)

研究代表者

林 晋  東北大学, 材料科学高等研究所, 助教 (70807833)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード指数理論 / K理論 / 四半面テープリッツ作用素 / 高次トポロジカル絶縁体 / バルク・コーナー対応 / トポロジカル角状態 / テープリッツ作用素 / 高次トポロジカル相 / トポロジカル絶縁体 / 指数定理
研究開始時の研究の概要

四半面Toeplitz作用素の族の解析的指数がある種の離散空間上の高次不変量として位置づけられている. この視点を発展させ, ここでの高次不変量の幾何学的位置付けを明らかにすることを大きな目標として, 四半面Toeplitz作用素の族の指数の理解の深化と, 四半面Toeplitz作用素の指数理論の連続の空間の上へ展開に取り組む.
本研究は近年物性物理学で盛んに研究されている高次トポロジカル絶縁体のトポロジーの定義や基盤を与えるものとしての意義もある. 応用のための基礎理論の整備に取り組む.

研究成果の概要

離散四半面上の作用素(四半面Toeplitz作用素)の指数理論と物性物理学のトピックである高次トポロジカル絶縁体の接点の認識に基づき, 四半面Toeplitz作用素の指数についてある種の高次不変量としての幾何学的位置付けを明らかにする研究を行った. 結果として四半面Toeplitz作用素の指数公式を導出し, その背後にある幾何的描像や解析性の役割を明らかにした. さらに高次トポロジカル絶縁体との接点を明確にするとともに応用のための基礎理論の整備を行った. これらを基に物性物理学の研究者と共同でいくつかの理論提案を行った.

研究成果の学術的意義や社会的意義

ある種の離散的な角と関連したトポロジーの背後にある幾何的描像を明らかにし, 特に解析性の役割を見出したことは, さらなる展開の手がかりとなる可能性がある. また, 物性物理学のトピックである高次トポロジカル絶縁体と指数理論の関連を明確にするとともに, 実際にいくつかの応用を行った. この意味で本研究は高次トポロジカル絶縁体のトポロジーを取り扱う理論基盤の開拓に向けた数学的取り組みとしての意義もある.

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 4件、 招待講演 8件)

  • [雑誌論文] An Index Theorem for Quarter-Plane Toeplitz Operators via Extended Symbols and Gapped Invariants Related to Corner States2022

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Shin
    • 雑誌名

      Communications in Mathematical Physics

      巻: - 号: 1 ページ: 429-462

    • DOI

      10.1007/s00220-022-04600-w

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Classification of topological invariants related to corner states2021

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Shin
    • 雑誌名

      Letters in Mathematical Physics

      巻: 111 号: 5 ページ: 1-54

    • DOI

      10.1007/s11005-021-01460-8

    • 関連する報告書
      2021 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] Gapless States Localized along a Staircase Edge in Second-Order Topological Insulators2021

    • 著者名/発表者名
      Nagasato Yuki、Takane Yositake、Yoshimura Yukinori、Hayashi Shin、Nakanishi Takeshi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 90 号: 10 ページ: 104703-104703

    • DOI

      10.7566/jpsj.90.104703

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Toeplitz operators on concave corners and topologically protected corner states2019

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Shin
    • 雑誌名

      Letters in Mathematical Physics

      巻: 109 号: 10 ページ: 2223-2254

    • DOI

      10.1007/s11005-019-01184-w

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Second-order topological phases protected by chiral symmetry2019

    • 著者名/発表者名
      Okugawa Ryo、Hayashi Shin、Nakanishi Takeshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 100 号: 23 ページ: 205302-205302

    • DOI

      10.1103/physrevb.100.235302

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Index theory for quarter-plane Toeplitz operators and topological corner states2023

    • 著者名/発表者名
      Shin Hayashi
    • 学会等名
      Japan-Netherlands Joint Seminar: Index Theory and Operator Algebras in Topological Physics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Index theory for quarter-plane Toeplitz operators and topological corner states2022

    • 著者名/発表者名
      Shin Hayashi
    • 学会等名
      東北大学材料科学高等研究所, 数学連携グループセミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] An index theorem for quarter-plane Toeplitz operators via extended symbols2022

    • 著者名/発表者名
      林晋
    • 学会等名
      日本数学会2022年度秋季総合分科会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] トポロジカルな角状態への指数理論的アプローチ2022

    • 著者名/発表者名
      林晋
    • 学会等名
      応用数理学会2022年度年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Topological invariants related to corner states via index theory and matrix factorizations2022

    • 著者名/発表者名
      Shin Hayashi
    • 学会等名
      CREST Research Seminar on Theoretical studies of topological phases of matter
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] On a topological invariant related to corner states via index theory and matrix factorizations2022

    • 著者名/発表者名
      Shin Hayashi
    • 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
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Classification of topological invariants related to corner states2021

    • 著者名/発表者名
      Shin Hayashi
    • 学会等名
      日本数学会2021年度会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Topological invariants and corner states for Hamiltonians on a lattice2021

    • 著者名/発表者名
      Shin Hayashi
    • 学会等名
      第27回大阪市立大学国際学術シンポジウム 可視化の数理と対称性およびモジュライの深化
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Toeplitz作用素の指数理論と(高次)トポロジカル絶縁体のトポロジーについて2020

    • 著者名/発表者名
      林 晋
    • 学会等名
      神戸幾何学セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A mathematical approach to higher-order topological insulators2020

    • 著者名/発表者名
      林 晋
    • 学会等名
      トポロジカル表面状態、ソリトンとブレーン、指数定理
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Topological invariants and corner states2019

    • 著者名/発表者名
      Shin HAYASHI
    • 学会等名
      Topological phases of interacting quantum systems
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Topological invariants and corner states for Hamiltonians on a lattice2019

    • 著者名/発表者名
      林 晋
    • 学会等名
      新学術領域 「次世代物質探索のための離散幾何学」 研究成果発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Topological invariants and corner states for Hamiltonians on a lattice2019

    • 著者名/発表者名
      林 晋
    • 学会等名
      第66回トポロジーシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Topological K-theory and the bulk-edge correspondence2019

    • 著者名/発表者名
      林 晋
    • 学会等名
      Young mathematicians workshop on algebraic, geometric, and analytic aspects of K-theory and vector bundles
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ある種の角に対するテープリッツ作用素の指数理論とその応用2019

    • 著者名/発表者名
      林 晋
    • 学会等名
      第66回幾何学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] (高次)トポロジカル絶縁体におけるトポロジーについて2019

    • 著者名/発表者名
      林 晋
    • 学会等名
      関西ゲージ理論セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Topological invariants and corner states for Hamiltonians on a lattice2019

    • 著者名/発表者名
      林 晋
    • 学会等名
      第13回物性科学領域横断研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Topological invariants and corner states for Hamiltonians on a lattice2019

    • 著者名/発表者名
      林 晋
    • 学会等名
      首都大学東京・幾何学セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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