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Rydberg原子系で実現する高次元、高スピン系における非平衡ダイナミクスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K14389
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
研究機関東京理科大学 (2022)
分子科学研究所 (2020-2021)

研究代表者

國見 昌哉  東京理科大学, 理学部第一部物理学科, 助教 (00844820)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードRydberg原子 / 量子シミュレーター / 冷却原子 / 量子スピン系 / 非平衡ダイナミクス / Rydberg原子系 / 冷却原子系 / 孤立量子系 / 非エルゴード系
研究開始時の研究の概要

近年、Rydberg原子系と呼ばれるアルカリ原子の最外殻電子を高励起状態に励起した原子系が磁性体の量子シミュレーションの舞台として注目されている。本研究では、Rydberg原子系で実現する高次元量子スピン系の非平衡ダイナミクスの研究を行う。また、Rydberg原子系を使った高スピンを有する量子スピン系の新しいタイプの量子シミュレータの実験的実現に向けた理論的提案を行う。

研究成果の概要

本研究では近年注目されているRydberg原子を用いた量子シミュレーターや冷却原子系の非平衡ダイナミクスについての理論研究を行った。まずはRydberg原子系を念頭に置いた量子スピン系に対する近似手法の性能評価と、実際の実験系への適用を行った。また、光格子中の1次元Bose気体の非エルゴードダイナミクスの性質を明らかにした。さらに、Dzyaloshinskii-Moriya型相互作用を有する量子スピン系をRydberg原子で実現する方法の提案を行なった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

今後も発展が予想されるRydberg原子を用いた量子シミュレーターで観測が期待される非平衡現象の研究や、いままで実現していなかったDzyaloshinskii-Moriya型の相互作用系を実験的に作成するための提案を行なった。特に後者は量子カイラル磁性体という固体系では簡単に研究できない領域へアプローチできるため学術的に意義が大きい。本研究により量子カイラル磁性の量子シミュレーションという新しい可能性を開けたと考えている。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] ハンブルグ大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Nonergodic dynamics of the one-dimensional Bose-Hubbard model with a trapping potential2021

    • 著者名/発表者名
      Masaya Kunimi and Ippei Danshita
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 104 号: 4 ページ: 043322-043322

    • DOI

      10.1103/physreva.104.043322

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Performance evaluation of the discrete truncated Wigner approximation for quench dynamics of quantum spin systems with long-range interactions2021

    • 著者名/発表者名
      Kunimi Masaya、Nagao Kazuma、Goto Shimpei、Danshita Ippei
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 3 号: 1 ページ: 013060-013060

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.3.013060

    • 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
  • [学会発表] 強い三体ロス項を持つBose-Hubbard模型における量子多体傷跡状態2023

    • 著者名/発表者名
      金子隆威、國見昌哉, 段下一平
    • 学会等名
      日本物理学会2023年春季大会(オンライン)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Rydberg原子を用いたDzyaloshinskii-Moriya相互作用を有する量子スピン鎖の実現方法の提案2022

    • 著者名/発表者名
      國見昌哉, 富田隆文, 桂法称, 加藤雄介
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 運動量空間のHilbert space fragmentationに由来する永久流状態2022

    • 著者名/発表者名
      國見昌哉, 段下一平
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Rydberg原子を用いたDzyaloshinskii-Moriya相互作用を有する量子スピン鎖の実現方法の提案と非平衡スピンダイナミクス2022

    • 著者名/発表者名
      國見昌哉, 富田隆文, 桂法称, 加藤雄介
    • 学会等名
      第4回冷却原子研究会「アトムの会」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Study of novel quantum many-body phenomena originating from non-ergodicity in isolated quantum systems2022

    • 著者名/発表者名
      Masaya Kunimi
    • 学会等名
      Second Annual Meeting(Extreme Universe)
    • 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] 光格子中の1次元Bose気体の非エルゴード的ダイナミクスに対する閉じ込めポテンシャルの効果2021

    • 著者名/発表者名
      國見昌哉
    • 学会等名
      理論研究会:量子多体系の相形成とダイナミクス
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] トラップポテンシャルを有する1次元Bose-Hubbard模型の非エルゴード的ダイナミクス2021

    • 著者名/発表者名
      國見昌哉, 段下一平
    • 学会等名
      熱場の量子論とその応用
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 1次元Bose-Hubbard模型の非エルゴード的ダイナミクスに対する閉じ込めポテンシャルの効果2021

    • 著者名/発表者名
      國見昌哉, 段下一平
    • 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] Truncated Wigner近似を用いたボース気体と量子スピン系の非平衡ダイナミクスの研究2020

    • 著者名/発表者名
      國見昌哉
    • 学会等名
      第2回冷却原子研究会「アトムの会」
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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