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量子輸送方程式と冷却原子系への応用

研究課題

研究課題/領域番号 25400410
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
研究機関早稲田大学

研究代表者

山中 由也  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10174757)

連携研究者 中村 祐介  早稲田大学, 理工学術院, 助教 (40547080)
井上 智喜  早稲田大学, 理工学術院, 助手 (60609163)
桑原 幸朗  早稲田大学, 理工学術院, 助手 (00707812)
高橋 淳一  早稲田大学, 理工学術院, 助手 (60732211)
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
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード量子輸送方程式 / 場の量子論 / 冷却原子系 / 自発的対称性の破れ / ゼロモード / Thermo Field Dynamics / アルファクラスターモデル / 南部-Goldstoneモード / アルファクラスター模型
研究成果の概要

凝縮のない冷却原子系を対象に、場の量子論に基づく非平衡過程の定式化から量子輸送方程式を導出し、その数値解析を行った。自己エネルギーに現れる虚部の存在が熱平衡への緩和に必要であること、非マルコフ性は非平衡過程の進行をゆっくりさせることを明らかにした。
凝縮現象を含む非平衡相転移過程記述の前提として、Bogoliubov近似が使えない有限サイズ系で、自発的対称性の破れに付随して現れるゼロモードの場の量子論として矛盾のない定式化に成功した。この定式化を冷却原子系で凝縮中にダークソリトンがある系や原子核αクラスターモデルにも適用し、従来全くない視点から理論的に解析した。

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

    (45件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (35件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Analytical study on parameter regions of dynamical instability for two-component Bose--Einstein condensates with coaxial quantized vortices2016

    • 著者名/発表者名
      M. Hoashi, Y. Nakamura, and Y.Yamanaka
    • 雑誌名

      Phys. Review A

      巻: 93 号: 4 ページ: 043622-043622

    • DOI

      10.1103/physreva.93.043622

    • 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] Interacting multiple zero mode formulation and its application to a system consisting of a dark soliton in a condensate2015

    • 著者名/発表者名
      J. Takahashi, Y. Nakamura, and Y. Yamanaka
    • 雑誌名

      Phys. Review A

      巻: 92 号: 2 ページ: 023627-023627

    • DOI

      10.1103/physreva.92.023627

    • 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] Dynamical instability induced by the zero mode under symmetry breaking external perturbation2014

    • 著者名/発表者名
      J. Takahashi, Y. Nakamura and Y. Yamanaka
    • 雑誌名

      Ann. Phys.

      巻: 347 ページ: 250-260

    • DOI

      10.1016/j.aop.2014.05.004

    • 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] Formulation for the zero mode of a Bose-Einstein condensate beyond the Bogoliubov approximation2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakamura, J. Takahashi and Y. Yamanaka
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A

      巻: 89 号: 1

    • DOI

      10.1103/physreva.89.013613

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of particle transfer by periodic lattice modulation for ultracold fermionic atom systems in three dimensional optical lattice2014

    • 著者名/発表者名
      M. Inoue, Y. Nakamura and Y. Yamanaka
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn

      巻: 83 号: 2 ページ: 024604-024604

    • DOI

      10.7566/jpsj.83.024604

    • NAID

      40019984476

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonequilibrium Thermo Field Dynamics for Thermal Relaxation Process of Confined Cold Atomic Gas2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakamura, Y. Kuwahara and Y. Yamanaka
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 1

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of Particle Transfer for Periodic Lattice Modulation in Three Dimensional Optical Lattice2014

    • 著者名/発表者名
      M. Inoue, Y. Nakamura, and Y. Yamanaka
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 1

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relationship between Dynamical Instability and Zero Modes for Dark Soliton in Bose-Einstein Condensate2014

    • 著者名/発表者名
      J. Takahashi, Y. Nakamura, and Y. Yamanaka
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 1

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Analysis of Quantum Transport Equation for Bose Gas in One Dimensional Optical Lattice2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kuwahara, Y. Nakamura, and Y. Yamanaka
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 1

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] From classical mechanics with doubled degrees of freedom to quantum field theory for nonconservative systems2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Kuwahara, Y. Nakamura and Y. Yamanaka
    • 雑誌名

      Phys. Lett. A

      巻: 377 号: 43 ページ: 3102-3105

    • DOI

      10.1016/j.physleta.2013.10.001

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Nαクラスター構造状態に対するBose-Einstein凝縮描像に基づく場の量子論の解析2016

    • 著者名/発表者名
      山中 由也, 中村 祐介, 永井 康裕, 吉岡 良, 大久保 茂男
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] The thermal vacuum for non-equilibrium steady state2016

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Imai, Yukiro Kuwahara, Yusuke Nakamura, and Yoshiya Yamanaka
    • 学会等名
      APS March Meeting 2016
    • 発表場所
      Baltimore Convention Center, USA
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Interacting multiple zero mode formulation for a dark soliton in a Bose-Einstein condensate2016

    • 著者名/発表者名
      Junichi Takahashi, Yusuke Nakamura, Yoshiya Yamanaka
    • 学会等名
      APS March Meeting 2016
    • 発表場所
      Baltimore Convention Center, USA
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 一次元格子に接触した二準位系模型における時間依存完全系の非平衡過程2015

    • 著者名/発表者名
      中村 祐介, 川口 拓磨, 山中 由也
    • 学会等名
      日本物理学会 2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 中村 祐介, 川口 拓磨, 山中 由也2015

    • 著者名/発表者名
      引力相互作用する冷却原子気体系 Bose-Einstein 凝縮体におけるゼロモードの量子揺らぎ
    • 学会等名
      日本物理学会 2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 桑原 幸朗, 中村 祐介, 今井 良輔, 山中 由也2015

    • 著者名/発表者名
      ダークソリトンの消失過程におけるゼロモードの量子ゆらぎ
    • 学会等名
      日本物理学会 2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 非平衡 Thermo Field Dynamics に基づいた非平衡定常状態の解析2015

    • 著者名/発表者名
      今井 良輔, 中村 祐介, 桑原 幸朗, 山中 由也
    • 学会等名
      基礎物理学研究所 研究会「熱場の量子論とその応用」
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所
    • 年月日
      2015-09-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 冷却原子系ダークソリトンにおけるゼロモードの量子揺らぎの解析2015

    • 著者名/発表者名
      川口 拓磨, 中村 祐介, 高橋 淳一, 山中 由也
    • 学会等名
      基礎物理学研究所 研究会「熱場の量子論とその応用」
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所
    • 年月日
      2015-09-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Nonequilibrium Thermo Field Dynamics for Nonequilibrium Steady States2015

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Imai, Yusuke Nakamura, Yukiro Kuwahara, and Yoshiya Yamanaka
    • 学会等名
      Yukawa International Seminar 2015 (YKIS2015): New Frontiers in Non-equilibrium Statistical Physics 2015
    • 発表場所
      Yukawa Institute for Theoretical Physics (YITP)、Kyoto Univ.
    • 年月日
      2015-08-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 冷却原子気体系のグレーソリトンに対する2つのゼロモードとその量子状態2015

    • 著者名/発表者名
      中村祐介, 川口拓磨, 高橋淳一, 山中由也
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-22
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 並進対称性の自発的破れに伴うゼロモードの量子状態とソリトンのquantum depletion2015

    • 著者名/発表者名
      高橋淳一, 中村祐介,山中由也
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-22
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 冷却原子系におけるThermo Field Dynamics形式の線形応答を用いた準粒子の寿命の解析2015

    • 著者名/発表者名
      對馬護人,中村祐介,桑原幸朗,今井良輔,山中由也
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 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] Thermo Field Dynamicsに基づいた冷却原子系における準粒子の寿命と量子輸送方程式2014

    • 著者名/発表者名
      對馬護人,中村祐介, 桑原幸朗,今井良輔,山中由也
    • 学会等名
      基礎物理学研究所研究会「量子多体系研究の新しい潮流 ― テンソルネットワーク・繰り込み群・エンタングルメント ―」
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所
    • 年月日
      2014-12-16
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Quantum transport equation for cold atomic gas systems from nonequilibrium Thermo Field Dynamics2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kuwahara, Y. Nakamura, R. Imai, M. Tushima, Y. Yamanaka
    • 学会等名
      Yukawa International Seminar (YKIS) 2014: “Nonequilibrium Phenomena in Novel Quantum States”
    • 発表場所
      Kyoto Univ.
    • 年月日
      2014-12-04
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 捕捉された冷却中性原子Bose-Einstein凝縮体に対するゼロモードと位相揺らぎ2014

    • 著者名/発表者名
      中村祐介,高橋淳一,山中由也
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      中部大学
    • 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] 2成分冷却フェルミ気体における非平衡過程に対する量子輸送方程式の解析2014

    • 著者名/発表者名
      今井良輔, 中村祐介,桑原幸朗, 山中由也
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2014-09-07
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Bose-Einstein凝縮体に対するゼロモード量子状態と原子核におけるアルファ凝縮模型への応用2014

    • 著者名/発表者名
      中村祐介, 髙橋淳一, 山中由也, 大久保茂男
    • 学会等名
      理研シンポジウム・iTHES研究会「熱場の量子論とその応用」
    • 発表場所
      埼玉 理化学研究所
    • 年月日
      2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 光学格子中の冷却Bose原子気体系に対するMarkov型量子輸送方程式による緩和過程の解析2014

    • 著者名/発表者名
      桑原幸朗,今井良輔,中村祐介,對馬護人,山中由也
    • 学会等名
      理研シンポジウム・iTHES研究会「熱場の量子論とその応用」
    • 発表場所
      埼玉 理化学研究所
    • 年月日
      2014-09-04
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 非平衡Thermo Field Dynamics に基づいた冷却フェルミ気体系における非平衡過程の解析2014

    • 著者名/発表者名
      今井良輔,中村祐介,桑原幸朗,山中由也
    • 学会等名
      理研シンポジウム・iTHES研究会「熱場の量子論とその応用」
    • 発表場所
      埼玉 理化学研究所
    • 年月日
      2014-09-04
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Numerical Analysis of Fermion Transport Based on Nonequilibrium Thermo Field Dynamics2014

    • 著者名/発表者名
      R. Imai, Y. Nakamura, Y. Kuwahara, Y. Yamanaka
    • 学会等名
      24th International Conference on Atomic Physics
    • 発表場所
      Washington, D. C., USA
    • 年月日
      2014-08-07
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Quantum fluctuation of soliton in Bose-Einstein condensate beyond Bogoliubov approximation2014

    • 著者名/発表者名
      J. Takahashi, Y. Nakamura, Y. Yamanaka
    • 学会等名
      24th International Conference on Atomic Physics
    • 発表場所
      Washington, D. C., USA
    • 年月日
      2014-08-07
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Numerical analysis of quantum transport equation derived from nonequilibrium Thermo Field Dynamics in Markovian approximation2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kuwahara, Y. Nakamura, Y. Yamanaka
    • 学会等名
      24th International Conference on Atomic Physics
    • 発表場所
      Washington, D. C., USA
    • 年月日
      2014-08-07
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Quantum state for zero mode of cold atomic gas system with Bose-Einstein condensate2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakamura, J. Takahashi, Y. Yamanaka
    • 学会等名
      24th International Conference on Atomic Physics
    • 発表場所
      Washington, D. C., USA
    • 年月日
      2014-08-07
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Quantum state for Nambu-Goldstone mode of Bose-Einstein condensate2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakamura, J. Takahashi, Y. Yamanaka
    • 学会等名
      The international workshop "Higgs Modes in Condensed Matter and Quantum Gases"
    • 発表場所
      Kyoto Univ.
    • 年月日
      2014-06-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Nambu-Goldstone mode associated with a soliton and its dynamics2014

    • 著者名/発表者名
      J. Takahashi, Y. Nakamura, Y. Yamanaka
    • 学会等名
      The international workshop "Higgs Modes in Condensed Matter and Quantum Gases"
    • 発表場所
      Kyoto Univ.
    • 年月日
      2014-06-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Nonequilibrium Thermo Field Dynamics for thermal relaxation process of confined cold atomic gas

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Nakamura, Yukiro Kuwahara, and Yoshiya Yamanaka
    • 学会等名
      The 12th Asia Pacific Physics Conference
    • 発表場所
      Chiba, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis of particle transfer for periodic lattice modulation in three dimensional optical lattice

    • 著者名/発表者名
      Motoyoshi Inoue, Yusuke Nakamura, and Yoshiya Yamanaka
    • 学会等名
      The 12th Asia Pacific Physics Conference
    • 発表場所
      Chiba, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Relationship between dynamical instability and zero modes for dark soliton in Bose-Einstein condensate

    • 著者名/発表者名
      Junichi Takahashi, Yusuke Nakamura, and Yoshiya Yamanaka
    • 学会等名
      The 12th Asia Pacific Physics Conference
    • 発表場所
      Chiba, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Numerical analysis of quantum transport equation for Bose gas in one dimensional optical lattice

    • 著者名/発表者名
      Yukiro Kuwahara, Yusuke Nakamura, and Yoshiya Yamanaka
    • 学会等名
      The 12th Asia Pacific Physics Conference
    • 発表場所
      Chiba, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱的状況下の自由度二重化

    • 著者名/発表者名
      山中由也, 中村祐介, 桑原幸朗
    • 学会等名
      基礎物理学研究所「熱場の量子論とその応用」
    • 発表場所
      京都大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 2重井戸型ポテンシャルに捕捉された冷却原子気体の非平衡初期分布緩和過程に対する非平衡Thermo Field Dynamics

    • 著者名/発表者名
      中村祐介, 桑原幸朗, 山中由也
    • 学会等名
      基礎物理学研究所「熱場の量子論とその応用」
    • 発表場所
      京都大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 一次元光学格子中の冷却気体Bose-Einstein凝縮系における量子輸送方程式による数値シミュレーション

    • 著者名/発表者名
      桑原幸朗, 中村祐介, 山中由也
    • 学会等名
      基礎物理学研究所「熱場の量子論とその応用」
    • 発表場所
      京都大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 冷却原子系におけるゼロモードと動的不安定性の関係

    • 著者名/発表者名
      高橋淳一, 中村祐介, 山中由也
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 2次元ソリトン系に対するsnake instabilityとゼロモードの関係

    • 著者名/発表者名
      高橋淳一, 中村祐介, 山中由也
    • 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
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 自由度二重化の古典Hamilton原理から非平衡Thermo Field Dynamicsの導出

    • 著者名/発表者名
      桑原幸朗, 中村祐介, 山中由也
    • 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
    • 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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