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空間反転対称性の破れが生み出す量子多体現象の探索と解明

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ1716
補助金の研究課題番号 21J23007 (2021-2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2021-2022)
応募区分国内
審査区分 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関京都大学

研究代表者

野垣 康介  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワード強相関電子系 / 重い電子系 / 量子臨界現象 / トポロジカル超伝導 / 第一原理計算
研究開始時の研究の概要

空間反転対称性の破れによって、電子の運動の自由度とスピンの自由度が結合するが、そうした系において電子相関が生み出す物理は未だ謎に包まれている。また、近年注目を集めている局所的な空間反転対称性の破れは、多くの結晶構造に存在し、奇パリティ多極子秩序を示すことからも大きなパラダイムシフトを生み出す可能性に満ちている。
本研究では、こうした空間反転対称性が破れた系の量子臨界現象に焦点を当て、非自明な新奇量子相や創発応答の探索、解明を目指す。

研究実績の概要

本課題においては「空間反転対称性の破れ」をキーワードとして、強相関電子系における新奇量子相及び量子臨界現象の解明と探索を目的としている。局所的な空間反転対称性の破れは副格子自由度をもたらすが、該当する結晶構造は様々な物質に見出される。特に、いくつかの重い電子系超伝導体においては磁場誘起超伝導が観測されるが、いずれの物質においても副格子自由度を有する点で興味深い。前年度までの研究により、局所空間反転対称性の破れたCeRh2As2のトポロジカル不変量の表式や、その強相関効果に関する基本的な理解を得た。これらの成果を踏まえ本年度は,副格子自由度と強相関効果の協奏現象に関するさらなる考察を行った。主として以下の提案を行った。
・奇パリティ多極子揺らぎに媒介される磁場誘起超伝導の新機構
本提案に関して、パリティの異なる多極子揺らぎがもたらす超伝導形成機構に関する表式を導出し、非従来型の副格子間電子対の形成可能性について見出した。次に、そのような多極子揺らぎをもたらす条件を明らかにし、該当する例を構成した。揺らぎ交換近似によって微視的に計算した相図において、磁場誘起超伝導相を見出した。構造因子を解析すると、磁場誘起された副格子間電子対が見られ、奇パリティ多極子揺らぎによる磁場誘起超伝導の新機構を確立した。
本成果に関しては3件の口頭発表を行った。また、本成果については、すでに研究が完成しており、論文として投稿中である。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 10件、 招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] ウィーン工科大学(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] フリブール大学(スイス)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] スタンフォード大学/ミシガン大学(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] ウィーン工科大学(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] ハンブルク大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] フリブール大学(スイス)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Magnetism and superconductivity in mixed-dimensional periodic Anderson model for UTe22024

    • 著者名/発表者名
      Hakuno Ryuji、Nogaki Kosuke、Yanase Youichi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 109 号: 10 ページ: 104509-104509

    • DOI

      10.1103/physrevb.109.104509

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiscale Space-Time Ansatz for Correlation Functions of Quantum Systems Based on Quantics Tensor Trains2023

    • 著者名/発表者名
      Shinaoka Hiroshi、Wallerberger Markus、Murakami Yuta、Nogaki Kosuke、Sakurai Rihito、Werner Philipp、Kauch Anna
    • 雑誌名

      Physical Review X

      巻: 13 号: 2 ページ: 021015-021015

    • DOI

      10.1103/physrevx.13.021015

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Nevanlinna.jl: A Julia implementation of Nevanlinna analytic continuation2023

    • 著者名/発表者名
      Nogaki Kosuke、Fei Jiani、Gull Emanuel、Shinaoka Hiroshi
    • 雑誌名

      SciPost Physics Codebases

      巻: 19

    • DOI

      10.21468/scipostphyscodeb.19

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] sparse-ir: Optimal compression and sparse sampling of many-body propagators2023

    • 著者名/発表者名
      Wallerberger Markus、Badr Samuel、Hoshino Shintaro、Huber Sebastian、Kakizawa Fumiya、Koretsune Takashi、Nagai Yuki、Nogaki Kosuke、Nomoto Takuya、Mori Hitoshi、Otsuki Junya、Ozaki Soshun、Plaikner Thomas、Sakurai Rihito、Vogel Constanze、Witt Niklas、Yoshimi Kazuyoshi、Shinaoka Hiroshi
    • 雑誌名

      SoftwareX

      巻: 21 ページ: 101266-101266

    • DOI

      10.1016/j.softx.2022.101266

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Bosonic Nevanlinna Analytic Continuation2023

    • 著者名/発表者名
      Nogaki Kosuke、Shinaoka Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 92 号: 3 ページ: 035001-035001

    • DOI

      10.7566/jpsj.92.035001

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Even-odd parity transition in strongly correlated locally noncentrosymmetric superconductors: Application to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>CeRh</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>As</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>2022

    • 著者名/発表者名
      Nogaki Kosuke、Yanase Youichi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 106 号: 10

    • DOI

      10.1103/physrevb.106.l100504

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topological crystalline superconductivity in locally noncentrosymmetric CeRh2As22021

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Nogaki, Akito Daido, Jun Ishizuka, and Youichi Yanase
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 3 号: 3 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.3.l032071

    • 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
  • [学会発表] Parity transition and Topological Superconductivity in strongly correlated superconductor2023

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Nogaki
    • 学会等名
      10th international workshop on the Dual Nature of f-electrons
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Magnetism and Superconductivity in Mixed-dimesional Periodic Anderson Model for UTe22023

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Hakuno, Kosuke Nogaki, Youichi Yanase
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-scale Space-time Ansatz for Correlation Functions of Quantum Systems Based on Quantics Representations2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Shinaoka, Markus Wallerberger, Yuta Murakami, Kosuke Nogaki, Rihito Sakurai, Philipp Werner, Anna Kauch
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Field Reentrant Odd-parity Superconductivity in Strongly Correlated Electron Systems2023

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Nogaki, Youichi Yanase
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 奇パリティ多極子揺らぎと磁場誘起超伝導2023

    • 著者名/発表者名
      野垣康介
    • 学会等名
      学術変革領域研究(A)「アシンメトリが彩る量子物質の可視化・設計・創出」トピカルミーティング 「アシンメトリ量子物質を如何に可視化するか? ~ミクロ測定とマクロ測定の連携による研究戦略」~
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Nevanlinna理論に基づく新規数値解析接続法のボソン系への拡張2023

    • 著者名/発表者名
      野垣康介, Jiani Fei, Emanuel Gull, 品岡寛
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] The causality preserving analytic continuation based on Nevanlinna theory2023

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Nogaki
    • 学会等名
      Computational Approaches to Quantum Many-Body Systems
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 副格子自由度に由来する磁場誘起超伝導2023

    • 著者名/発表者名
      野垣康介
    • 学会等名
      京都大学基礎物理学研究所研究会「超伝導研究の発展と広がり」
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 副格子自由度に基づく内因性磁場誘起超伝導の理論2023

    • 著者名/発表者名
      野垣康介, 柳瀬陽一
    • 学会等名
      日本物理学会 2024年春季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 局所空間反転対称性が破れた強相関電子系における奇パリティ磁気多極子揺らぎが媒介する磁場誘起 超伝導の理論研究2023

    • 著者名/発表者名
      野垣 康介、柳瀬 陽一
    • 学会等名
      日本物理学会 2023 年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Novel parity transition in strongly correlated superconductor: relation to CeRh2As22022

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Nogaki and Youichi Yanase
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Strong correlation effect and parity transition in CeRh2As22022

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Nogaki and Youichi Yanase
    • 学会等名
      29th International Conference on Low Temperature Physics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Topological strongly correlated superconductor CeRh2As22022

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Nogaki and Youichi Yanase
    • 学会等名
      Trends in the Theory of Quantum Materials 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 強相関超伝導体におけるパリティ転移とトポロジカル超伝導2022

    • 著者名/発表者名
      野垣 康介、大同 暁人、石塚 淳、柳瀬 陽一
    • 学会等名
      非自明な電子状態で発現する超伝導現象の新しい潮流
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Topological crystalline superconductivity in locally noncentrosymmetric odd-parity superconductor CeRh2As22021

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Nogaki, Akito Daido, Jun Ishizuka, and Youichi Yanase
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Topological crystalline superconductivity and electronic band structure of CeRh2As22021

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Nogaki, Akito Daido, Jun Ishizuka, and Youichi Yanase
    • 学会等名
      Young investigators online workshop on unconventional superconductivity in heavy fermions
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 新奇重い電子系超伝導体CeRh2As2におけるトポロジカル結晶超伝導2021

    • 著者名/発表者名
      野垣康介、大同暁人、石塚淳、柳瀬陽一
    • 学会等名
      SCTM2020
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 局所的に空間反転対称性が破れた新奇重い電子系超伝導体CeRh2As2におけるトポロジカル結晶超伝導2021

    • 著者名/発表者名
      野垣康介、大同暁人、石塚淳、柳瀬陽一
    • 学会等名
      日本物理学会 2021 年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] CeRh2As2のトポロジカル超伝導と電子状態2021

    • 著者名/発表者名
      野垣康介、大同暁人、石塚淳、柳瀬陽一
    • 学会等名
      非自明な電子状態が生み出す超伝導現象の最前線:新たな挑戦と展望
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 局所的に空間反転対称性が破れた強相関電子系における新奇超伝導相に関する理論研究 ~CeRh2As2の相図の理解~2021

    • 著者名/発表者名
      野垣康介、柳瀬陽一
    • 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
  • [備考] 量子力学世界を「スケール分離」する ~計算機シミュレーションの大幅な効率化に期待~

    • URL

      https://www.jst.go.jp/pr/announce/20230427-2/index.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 量子力学世界を「スケール分離」する~計算機シミュレーションの大幅な効率化に期待~

    • URL

      https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2023-04-28

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-12-25  

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