| 研究課題/領域番号 |
21K03436
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
内野 瞬 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 任期付研究員 (80617465)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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)
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| キーワード | 量子輸送 / 冷却原子気体 / 量子開放系 / スピン輸送 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
冷却原子気体で実現される量子輸送に関わる研究はアトムトロニクスとも呼ばれ、現在、盛んに議論されるようになっている。本研究では、研究代表者が構築してきた輸送理論を発展させることで、非自明なアトムトロニクス現象を明らかにしていく予定である。特に、国内外の実験グループが現在行っている実験と直接関係するテーマを扱うことで、理論的に非自明かつ実験的にも意味のある新奇な量子輸送問題に取り組んでいく。
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| 研究実績の概要 |
冷却原子気体を用いることで実現される非自明な量子輸送現象に関する研究をおこなっている。今年度は、光学スピン伝導率、人工次元法を用いた量子輸送、散逸のあるメゾスコピック輸送に関する研究で成果を得ることができた。
光学伝導率の研究は、理化学研究所と東京大学の研究者と共同でおこなった。我々は、混和性２成分ボース・アインシュタイン凝縮体の光学スピン伝導率をBogoliubov理論を用いて解析した。その結果、スピン・Drude重みが有限になるため、スピン超流動性を持つこと、さらには、Andreev・Bashkinドラッグ密度が光学スピン伝導率により決定できることを指摘した。
人工次元法を用いた量子輸送研究は、東京大学と理化学研究所の研究者と共同でおこなった。我々は、２成分フェルミ原子気体超流動体にラジオ波を照射して実現される内部自由度間の接合系の輸送を、非平衡グリーン関数法と平均場近似を用いて解析した。その結果、ラビ結合の４次に比例する項に現れる運動量保存するAndreev反射が系の主要な輸送を担っていることを明らかにした。
散逸のあるメゾスコピック系の研究は、スイス連邦工科大学、ジュネーブ大学、ボン大学の研究者と共同でおこなった。我々は、２成分フェルミ原子気体潮流動体を熱浴に持つ２端子の量子ポイントコンタクト系において、１体の粒子ロスがもたらす輸送の変化を、理論的・実験的に解析した。その結果、多重Andreev反射由来の非線形輸送が、粒子ロス効果によって、オーミックな輸送にクロスオーバーすることが実験的に明らかとなった。加えて、非平衡グリーン関数とBCS型の平均場近似を用いた理論解析により、実験結果を説明できることもわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
３つの異なる研究で、それぞれ成果が得られたことが大きいと考えている。光学スピン伝導率の論文はPhysical Review Research誌に出版されている。人工次元法を用いた量子輸送の研究は、Communications Physics誌に出版されている。散逸のある量子輸送の研究は、Physical Review Letters誌とPhysical Review Research誌に出版されている。
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| 今後の研究の推進方策 |
散逸のあるメゾスコピック系の研究と光共振器中の冷却原子気体の研究を引き続き推進し、成果を論文として発表していきたい。
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