| 研究課題/領域番号 |
20J11318
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
山本 剛史 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2021年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
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| キーワード | 超伝導回路における量子多体状態 / 量子熱輸送 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ナノスケール素子と呼ばれるミクロな系では、系の量子性が顕著になるためマクロな系では説明できない多体効果や量子相転移といった現象が現れる。さらに近年では実験技術の発展によりナノスケール素子は量子力学特有な現象を直接観測できる実験舞台としても注目されている。
本研究では、ナノスケール素子を介した熱輸送において量子力学特有と呼べる現象がどのような条件で現れるかを実験系に即して明らかにする。また、熱輸送を用いた量子熱機関における量子力学特有の性質についても調べる。さらに、実現性の高いナノスケール素子の１つであるジョセフソン接合列で生じる多体効果についてマイクロ波散乱を通して明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
多準位系を介した熱輸送に関する研究を行い、単純な二準位系では現れない多準位系に特有の熱輸送特性が線形熱コンダクタンスの温度依存性に現れることを明らかにした。この研究によって、多準位系を用いた複雑な機能を持つ量子熱デバイスの研究開発に有用になることが期待される。
また、乱れのあるの１次元ジョセフソン接合列におけるマイクロ波散乱に関する研究も行った。１次元ジョセフソン接合列は低いロスと高いインピーダンスを持つため、応用面からも重要な超伝導回路である一方で、乱れが加わると超伝導-絶縁体転移を示すことが知られている興味深い系である。この研究では、乱れによって生じる非自明な局在状態がマイクロ波透過率に現れ、単純な白色ノイズポテンシャルでは記述できないジョセフソン接合列に特有なものであることを明らかにした。この研究成果は、乱れによって引き起こされる複雑な量子多体状態を解明する上で、理論と実験の双方にとってベンチマークとなるものである。
さらに、磁性不純物のある金属界面で生じるスピン流に関する研究を行い、磁性不純物によって生じる典型的な量子多体効果である近藤効果がスピン流を増大させることを数値くりこみ群の手法を用いて明らかにした。この研究成果により、近藤効果をはじめとする量子多体状態のスピン励起についてスピントロニクスの観点からアプローチできる可能を示した。
最後に、抵抗のあるジョセフソン接合におけるマイクロ波散乱に関する研究を行った。長年、量子相転移の有無が議論されているこの超伝導回路系において、量子モンテカルロ法による数値計算と解析計算とを用いることで、抵抗のあるジョセフソン接合のインピーダンスの挙動を明らかにした。この研究により、長年議論が続いている量子相転移について、動的性質という新しい視点を与えることができた。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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