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格子ゲージ理論によるトポロジカル量子相の研究

研究課題

研究課題/領域番号 25400388
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関茨城大学

研究代表者

福井 隆裕  茨城大学, 理学部, 教授 (10322009)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードトポロジカル絶縁体 / 第1チャーン数 / エンタングルメント / ストレーダ公式 / 第2チャーン数 / 量子ホール効果 / トポロジカルポンプ / Streda公式 / スピンポンプ / 量子異常 / トポロジカル超伝導体 / チャーン数 / エンタングルメント・チャーン数 / エンタングルメント・トポロジカル数 / 超格子 / ベリー位相
研究成果の概要

近年注目を浴びているトポロジカル絶縁体とは、例えばスピンアップとダウンのそれぞれを見ればトポロジカルに非自明だが、全体としてはそれぞれのトポロジカル数が逆符号であるためキャンセルして、一見トポロジカルに自明と見えるような新しいタイプの絶縁体である。
これに動機付けされて、我々は互いに逆符号のチャーン数を持つ模型を帯状に交互に並べた超格子系模型を提案した。その特別な模型の新規な振る舞いを理解を目指している過程で「エンタングルメント・チャーン数」という一般的かつ普遍的な新しいタイプのトポロジカル数の発見に至った。これがトポロジカル絶縁体一般の理解に大変有効であることを示した。

報告書

(5件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2017 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 謝辞記載あり 7件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Bulk-edge correspondence in topological pumping2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatsugai, and T. Fukui
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 94 号: 4 ページ: 41102-41102

    • DOI

      10.1103/physrevb.94.041102

    • NAID

      120007135324

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Spin Pump Characterized by Entanglement Chern Numbers2016

    • 著者名/発表者名
      T. Fukui and Y. Hatsugai
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 85 号: 8 ページ: 83703-83703

    • DOI

      10.7566/jpsj.85.083703

    • NAID

      130006245658

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Streda formula for the Hofstadter-Wilson-Dirac model in two and four dimensions2016

    • 著者名/発表者名
      T. Fukui and T. Fujiwara
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 85 号: 12 ページ: 124709-124709

    • DOI

      10.7566/jpsj.85.124709

    • NAID

      130006710554

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Entanglement Chern Number of the Kane–Mele Model with Ferromagnetism2016

    • 著者名/発表者名
      H. Araki, T. Kariyado, T. Fukui and Y. Hatsugai
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 85 号: 4 ページ: 43706-43706

    • DOI

      10.7566/jpsj.85.043706

    • NAID

      120007134638

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Disentangled topological numbers by a purification of entangled mixed states for non-interacting2015

    • 著者名/発表者名
      T. Fukui and Y. Hatsugai
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 84 号: 4 ページ: 0437031-6

    • DOI

      10.7566/jpsj.84.043703

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Characterizing the weak topological properties: Berry phase point of view2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Yoshimura, K.-I. Imura, T. Fukui, and Y. Hatsugai
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 90 号: 15

    • DOI

      10.1103/physrevb.90.155443

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Entanglement Chern number for an extensive partition of a topological ground state2014

    • 著者名/発表者名
      T. Fukui and Y. Hatsugai
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 83 号: 11 ページ: 1137051-7

    • DOI

      10.7566/jpsj.83.113705

    • NAID

      40020264793

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] T. Fukui, K.-I. Imura and Y. Hatsugai2013

    • 著者名/発表者名
      T. Fukui, K.-I. Imura and Y. Hatsugai
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 82 号: 7 ページ: 073708-073708

    • DOI

      10.7566/jpsj.82.073708

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 2次元・4次元のHofstadter-Wilson-Dirac模型とStreda公式2017

    • 著者名/発表者名
      福井隆裕, 藤原高徳
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] トポロジカル量子ポンプにおけるバルクエッジ対応2017

    • 著者名/発表者名
      吉村幸徳, 井村健一郎, 初貝安弘, 福井隆裕
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] エンタングルメント・チャーン数で特徴付けられるスピン・ポンプ2016

    • 著者名/発表者名
      福井隆裕, 初貝安弘
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学 角間キャンパス
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] トポロジカルポンプにおけるバルク・エッジ対応2016

    • 著者名/発表者名
      初貝安弘, 福井隆裕
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 1次元梯子系におけるスピン・ポンプとエンタングルメント・チャーン数2015

    • 著者名/発表者名
      福井隆裕,初貝安弘
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁場下のKane-Mele模型のエンタングルメントチャーン数と新しい相2015

    • 著者名/発表者名
      荒木広夢, 苅宿俊風, 福井隆裕, 初貝安弘
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] エンタングルメント・チャーン数の提案と応用2015

    • 著者名/発表者名
      福井隆裕,初貝安弘
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学早稲田キャンパス
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 必ずしもカイラルでない系におけるベリー位相の量子化2014

    • 著者名/発表者名
      福井隆裕,初貝安弘
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学春日井キャンパス
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 超格子系の弱トポロジカル相とエッジ状態2014

    • 著者名/発表者名
      吉村幸徳,井村健一郎,福井隆裕,初貝安弘
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 一次元トポロジカル絶縁体とトポロジカル超格子絶縁体2013

    • 著者名/発表者名
      岡本真由子,井村健一郎,高根美武,福井隆裕,初貝安弘
    • 学会等名
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 時間反転対称性を破る格子ディラック模型の離散対称性と量子化2013

    • 著者名/発表者名
      初貝安弘,福井隆裕,井村健一郎
    • 学会等名
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 二次元超格子系におけるトポロジカル相2013

    • 著者名/発表者名
      福井隆裕,井村健一郎,初貝安弘
    • 学会等名
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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