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多電子系における強磁性の数理物理学的研究

研究課題

研究課題/領域番号 25400407
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
研究機関学習院大学

研究代表者

田崎 晴明  学習院大学, 理学部, 教授 (50207015)

研究分担者 田中 彰則  有明工業高等専門学校, 准教授 (80274512)
桂 法称  東京大学, 理学系研究科, 准教授 (80534594)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015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)
2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード数理物理 / 量子多体系 / 強相関電子系 / ハバード模型 / 金属強磁性 / マヨラナ端状態 / 朝永・ラッティンジャー液体 / 磁気秩序 / トポロジカル相 / 正弦 2 乗変形 / エンタングルメントエントロピー / 超伝導 / マヨラナフェルミオン系 / キンク解 / 緩和現象 / 冷却原子系 / ボース・ハバード模型
研究成果の概要

強く相互作用する量子多体系において非自明な秩序や相構造を解明すること、既存の方法を応用するだけでなく物理的視点に基づいた新たな数理的手法を開拓することを目指して研究を進めた。特に「単一のバンド内の電子が強く反発し合うことで強磁性が出現する」という物理的にもっとも自然な状況を反映したハバード模型で金属強磁性の発現を厳密に証明したことは特筆すべき成果である。この研究では数理的にも新しい証明方法を提案した。他に、ギャップのない多バンドハバード模型での強磁性、いくつかの強相関電子系でのマヨラナ端状態、平坦バンドのあるボース・ハバード模型での朝永・ラッティンジャー液体などについて成果を挙げた。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 2件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 8件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 3件、 招待講演 10件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Rutgers University(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Institute for Theoretical Physics/Utrecht University(オランダ)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Metallic Ferromagnetism Supported by a Single Band in a Multi-band Hubbard Model2016

    • 著者名/発表者名
      Akinori Tanaka and Hal Tasaki
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Physics

      巻: 163 号: 5 ページ: 1049-1068

    • DOI

      10.1007/s10955-016-1515-y

    • 関連する報告書
      2015 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] Typicality of Thermal Equilibrium and Thermalization in Isolated Macroscopic Quantum Systems2016

    • 著者名/発表者名
      Hal Tasaki
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Physics

      巻: 163 号: 5 ページ: 937-997

    • DOI

      10.1007/s10955-016-1511-2

    • 関連する報告書
      2015 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] Quantum Statistical Mechanical Derivation of the Second Law of Thermodynamics: A Hybrid Setting Approach2016

    • 著者名/発表者名
      Hal Tasaki
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 116 号: 17 ページ: 170402-170402

    • DOI

      10.1103/physrevlett.116.170402

    • 関連する報告書
      2015 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] The Z2 Index of Disordered Topological Insulators with Time Reversal Symmetry2016

    • 著者名/発表者名
      Hosho Katsura and Tohru Koma
    • 雑誌名

      J. Math. Phys.

      巻: 57 号: 2 ページ: 0219031-13

    • DOI

      10.1063/1.4942494

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 非線形方程式とトポロジカル励起2016

    • 著者名/発表者名
      桂 法称
    • 雑誌名

      数理科学

      巻: 1 月号 ページ: 20-25

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] On the definition of entanglement entropy in lattice gauge theories2015

    • 著者名/発表者名
      Sinya Aoki, Takumi Iritani, Masahiro Nozaki, Tokiro Numaswa, Noburo Shiba, Hal Tasaki
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 1506.187 号: 6 ページ: 1-28

    • DOI

      10.1007/jhep06(2015)187

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Sine-square deformation and supersymmetric quantum mechanics2015

    • 著者名/発表者名
      Kouichi Okunishi and Hosho Katsura
    • 雑誌名

      Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical

      巻: 48 号: 44 ページ: 4452081-16

    • DOI

      10.1088/1751-8113/48/44/445208

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Exact ground states and topological order in interacting Kitaev/Majorana chains2015

    • 著者名/発表者名
      Hosho Katsura, Dirk Schuricht, and Masahiro Takahashi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 92 号: 11 ページ: 1151371-12

    • DOI

      10.1103/physrevb.92.115137

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] フラットバンドの構成法―分子の奏でるハーモニー―2015

    • 著者名/発表者名
      桂 法称,丸山 勲
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 50 ページ: 41-54

    • NAID

      40020490646

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Exact Equalities and Thermodynamic Relations for Nonequilibrium Steady States2015

    • 著者名/発表者名
      Teruhisa S. Komatsu, Naoko Nakagawa, Shin-ichi Sasa, Hal Tasaki
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Physics

      巻: 158 号: 6 ページ: 1195-1414

    • DOI

      10.1007/s10955-015-1221-1

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Extremely quick thermalization in a macroscopic quantum system for a typical nonequilibrium subspace2015

    • 著者名/発表者名
      Sheldon Goldstein, Takashi Hara and Hal Tasaki
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: 17 号: 4 ページ: 045002-045002

    • DOI

      10.1088/1367-2630/17/4/045002

    • 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] Composite-kink solutions of coupled nonlinear wave equations2014

    • 著者名/発表者名
      H. Katsura
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 89 号: 8 ページ: 0850191-5

    • DOI

      10.1103/physrevd.89.085019

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On integrable matrix product operators with bond dimension D = 42014

    • 著者名/発表者名
      Hosho Katsura
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment

      巻: なし 号: 1 ページ: P01006-P01006

    • DOI

      10.1088/1742-5468/2015/01/p01006

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Polar and Antiferromagnetic Order in f=1 Boson Systems2013

    • 著者名/発表者名
      Hal Tasaki
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 110 号: 23

    • DOI

      10.1103/physrevlett.110.230402

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ground-state Energies of Spinless Free Fermions and Hard-core Bosons2013

    • 著者名/発表者名
      Wenxing Nie, Hosho Katsura, Masaki Oshikawa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 111 号: 10 ページ: 1004021-5

    • DOI

      10.1103/physrevlett.111.100402

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time Scales in the Approach to Equilibrium of Macroscopic Quantum Systems2013

    • 著者名/発表者名
      Sheldon Goldstein, Takashi Hara, and Hal Tasaki
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 111 号: 14

    • DOI

      10.1103/physrevlett.111.140401

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase diagram and pair Tomonaga-Luttinger liquid in a Bose-Hubbard model with flat bands2013

    • 著者名/発表者名
      S. Takayoshi, H. Katsura, N. Watanabe, and H. Aoki
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A

      巻: 88 号: 6

    • DOI

      10.1103/physreva.88.063613

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Existence of an energy gap in a one-dimensional Lesanovsky model2013

    • 著者名/発表者名
      H. Katsura
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A

      巻: 88 号: 6

    • DOI

      10.1103/physreva.88.065602

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 多バンド・ハバード模型の最下端バンドに生じる金属強磁性状態2016

    • 著者名/発表者名
      田中 彰則,田崎晴明
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス (宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 拡張Nicolai模型における超対称性の破れとGoldstoneフェルミオン2016

    • 著者名/発表者名
      三ノ宮典昭, 桂法称, 中山優
    • 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(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 乱れのある$Z_2$トポロジカル絶縁体と非可換指数定理2016

    • 著者名/発表者名
      桂法称, 高麗徹
    • 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(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Topological indices of disordered insulators with time-reversal symmetry2016

    • 著者名/発表者名
      桂 法称
    • 学会等名
      LMU-UT Cooperation in Physics Workshop
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2016-02-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Second law of thermodynamics for isolated quantum systems2016

    • 著者名/発表者名
      Hal Tasaki
    • 学会等名
      YITP Worshop on Quantum Information Physics
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所
    • 年月日
      2016-01-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Exact ground states and topological order in interacting Majorana- and parafermion chains2015

    • 著者名/発表者名
      桂法称
    • 学会等名
      第1回トポ物質科学領域研究会
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-12-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] サイン2乗変形と超対称量子力学2015

    • 著者名/発表者名
      奥西巧一, 桂法称
    • 学会等名
      東大物性研短期研究会「スピン系物理の深化と最前線」
    • 発表場所
      東京大学物性研究所(千葉県柏市)
    • 年月日
      2015-11-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] カイラル対称性をもつトポロジカル絶縁体と非可換指数定理2015

    • 著者名/発表者名
      桂 法称, 高麗 徹
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 多成分非線形Klein-Gordon方程式における解の線形安定性2015

    • 著者名/発表者名
      坂本良平, 桂法称
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 平坦バンドのあるBose-Hubbard模型におけるペア朝永-Luttinger液体相2015

    • 著者名/発表者名
      桂 法称, 高吉慎太郎, 渡辺伯陽, 青木秀夫
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Typicality of thermal equilibrium and thermalization in macroscopic quantum systems2015

    • 著者名/発表者名
      Hal Tasaki
    • 学会等名
      Yukawa International Seminar 2015
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所
    • 年月日
      2015-08-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Entanglement entropy of ZN lattice gauge theory2015

    • 著者名/発表者名
      青木慎也,入谷匠,菊地健吾,野崎雅弘,沼澤宙朗,芝暢郎,田崎晴明
    • 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(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 一次元拡張ハバード模型におけるマヨラナエッジ状態2015

    • 著者名/発表者名
      田中 彰則
    • 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(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] ホールの運動が誘起するΔ鎖上のRVB状態2015

    • 著者名/発表者名
      桂 法称
    • 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(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] マルチフェロイクス系における磁性と強誘電性の理論的研究2015

    • 著者名/発表者名
      桂 法称
    • 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(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] sine 二乗変形と超対称量子力学2015

    • 著者名/発表者名
      奥西巧一, 桂 法称
    • 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(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 相互作用するマヨラナフェルミオン系の基底状態とトポロジカル秩序2015

    • 著者名/発表者名
      桂 法称
    • 学会等名
      第3回統計物理学懇談会
    • 発表場所
      慶應大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2015-03-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ロシアよりIをこめて2014

    • 著者名/発表者名
      桂 法称
    • 学会等名
      基研研究会:量子多体系研究の新しい潮流
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都府京都市)
    • 年月日
      2014-12-15
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Topological order in interacting Kitaev/Majorana chains2014

    • 著者名/発表者名
      桂 法称
    • 学会等名
      Novel Quantum States in Condensed Matter 2014
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都府京都市)
    • 年月日
      2014-11-12
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 拡張ハバード模型におけるスピントリプレットペアリング基底状態2014

    • 著者名/発表者名
      田中 彰則
    • 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 (愛知県春日井市)
    • 年月日
      2014-09-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 相互作用するマヨラナ粒子系の基底状態とトポロジカル秩序2014

    • 著者名/発表者名
      高橋雅裕, Dirk Schuricht, 桂 法称
    • 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 (愛知県春日井市)
    • 年月日
      2014-09-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] What is equilibrium and how do we get there? An approach from isolated quantum systems2014

    • 著者名/発表者名
      田崎 晴明
    • 学会等名
      YITP Workshop on Quantum Information Physics
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都府京都市)
    • 年月日
      2014-08-04
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Exact ground states of an interacting Kitaev/Majorana chain2014

    • 著者名/発表者名
      桂 法称
    • 学会等名
      New Horizon of Strongly Correlated Physics 2014
    • 発表場所
      東京大学物性研究所(千葉県柏市)
    • 年月日
      2014-06-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 一次元拡張ハバード模型におけるペアリング基底状態2014

    • 著者名/発表者名
      田中彰則
    • 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(神奈川県平塚市)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱統計力学の基礎と量子力学2013

    • 著者名/発表者名
      田崎晴明
    • 学会等名
      日本物理学会 2013 年度 秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学三島キャンパス(徳島県徳島市)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ギャップのない複数バンドを持つハバード模型での強磁性2013

    • 著者名/発表者名
      田中彰則
    • 学会等名
      日本物理学会 2013 年度 秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学三島キャンパス(徳島県徳島市)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [図書] Kinki University Series on Quantum Computing, Vol. 9 (Entanglement Properties of a Quantum Lattice-Gas Model on Square and Triangular Ladders)2014

    • 著者名/発表者名
      Shu Tanaka, Ryo Tamura, Hosho Katsura
    • 総ページ数
      290
    • 出版者
      World Scientific
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] Katsura group web page

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/hkatsura-lab/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 東京大学大学院理学系研究科物理学専攻 桂研究室ホームページ

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/hkatsura-lab/

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2022-01-27  

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