密度行列繰り込み群による多自由度量子多体系の研究

• 研究課題/領域番号: 26400344
• 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: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 柴田 尚和 東北大学, 理学研究科, 准教授 (40302385)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014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: 量子多体効果 / 量子相転移 / 分数量子ホール効果 / フラストレートスピン系 / ２次元電子系 / 朝永ラッティンジャー液体 / 磁化プラトー / ダイヤモンドスピン格子 / 分数量子ホール状態 / グラフェン / バレー / 二次元量子スピン系 / フラストレーション / 量子スピン系 / フラストレート / 磁場誘起相転移 / カイラリティー液体 / 密度行列繰り込み群 / 残留エントロピー / 量子ホール系 / ウィグナー結晶 / 2次元電子系

研究成果の概要

本研究では、電子間相互作用に起因する多様な量子多体状態の存在とその出現過程を明らかにするため、複数の自由度が絡み合う量子多体状態について密度行列繰り込み群を用いて解析した。得られた計算結果と実空間直接観測の実験データとの比較からウィグナー結晶の形成過程を明らかにするとともに、フラストレート量子スピン系における多数の新しい量子多体状態の存在、及び、グラフェンにおけるカイラル対称性の破れとバレー自由度が絡む量子多体状態の安定性の関係を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Formulation of the relativistic quantum Hall effect and parity anomaly (2016)
  • 著者名/発表者名: Kouki Yonaga, Kazuki Hasebe and Naokazu Shibata
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 93 号: 23
  • DOI: 10.1103/physrevb.93.235122
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Field-Induced Quantum Phase Transitions in S=1/2 J1-J2 Heisenberg Model on Square Lattice (2016)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiro Morita and Naokazu Shibata
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 85 号: 9 ページ: 094708-094708
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.094708
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple magnetization plateaus and magnetic structures in the S=1/2 Heisenberg model on the checkerboard lattice (2016)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiro Morita and Naokazu Shibata
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 94 号: 14
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.140404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exact Nonmagnetic Ground State and Residual Entropy of S=1/2 Heisenberg Diamond Spin Lattices (2016)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiro Morita, Naokazu Shibata
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 85 号: 3 ページ: 033705-033705
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.033705
  • NAID: 40020761327
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ground State Phase Diagram of Twisted Three-Leg Spin Tube in Magnetic Field (2015)
  • 著者名/発表者名: Kouki Yonaga, Naokazu Shibata
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 84 号: 9 ページ: 094706-094706
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.094706
  • NAID: 40020588330
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 2次元電子系のウィグナー結晶状態とそのNMR観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柴田尚和, 村木康二
  • 雑誌名: 固体物理 巻: 50 ページ: 381-392
  • NAID: 40020536116
  • 査読あり
• [雑誌論文] NMR profiling of quantum electron solids in high magnetic fields (2014)
  • 著者名/発表者名: L. Tiemann,T. D. Rhone, N. Shibata, K. Muraki
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 10 号: 9 ページ: 648-652
  • DOI: 10.1038/nphys3031
  • 査読あり
• [学会発表] グラフェンの分数量子ホール状態におけるバレー構造と質量項の効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 世永公揮, 柴田尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府豊中市)
  • 年月日: 2017-03-20
• [学会発表] エネルギースケールを変調させた実空間繰り込み群による不純物問題の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 宮澤渓, 柴田尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府豊中市)
  • 年月日: 2017-03-18
• [学会発表] 捻れた三角スピンチューブにおけるカイラリティ由来の磁場中比熱 (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤拓哉, 柴田尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府豊中市)
  • 年月日: 2017-03-18
• [学会発表] 1次元2チャンネル近藤格子模型における強磁性相 (2017)
  • 著者名/発表者名: 押山広樹, 柴田尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府豊中市)
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] S=1/2チェッカーボード格子の多段磁化プラトーと磁気構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森田克洋, 柴田尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 金沢大学(石川県金沢市)
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] 捻れた三角スピンチューブにおける磁場中低温比熱 (2016)
  • 著者名/発表者名: 伊藤拓哉, 柴田尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 金沢大学(石川県金沢市)
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] 1次元2チャンネル近藤格子模型における量子相転移 (2016)
  • 著者名/発表者名: 押山広樹, 柴田尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 金沢大学(石川県金沢市)
  • 年月日: 2016-09-15
• [学会発表] ディラック粒子系における分数量子ホール状態の質量項依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 世永公輝, 長谷部一気, 柴田尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 金沢大学(石川県金沢市)
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] マクロに縮退した非磁性基底状態を持つ新奇S=1/2ハイゼンベルグモデルの厳密解 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森田克洋, 柴田尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 東北学院大学（仙台）
  • 年月日: 2016-03-22
• [学会発表] 一次元近藤格子模型における磁化過程の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石山竜平, 柴田尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西大学（大阪）
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] 一次元周期アンダーソン模型における複合粒子金属相 (2015)
  • 著者名/発表者名: 若目田寛, 柴田尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西大学（大阪）
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] J1-J2正方格子の磁場誘起相転移の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森田克洋, 柴田尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西大学（大阪）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Analysis on the response to external field by DMRG calculations (2015)
  • 著者名/発表者名: Naokazu Shibata
  • 学会等名: Workshop and Symposium on DMRG Technique for Strongly Correlated Systems
  • 発表場所: ナタール（ブラジル）
  • 年月日: 2015-07-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] SSDを用いたDMRGによる S=1/2 J1-J2 正方格子の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森田克洋, 柴田 尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 早稲田大学 (東京)
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] 一次元周期アンダーソン模型における金属 絶縁体転移 (2015)
  • 著者名/発表者名: 若目田寛, 柴田 尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 早稲田大学 (東京)
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] J1-J2正方格子の古典モンテカルロシミュレーションによる解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森田克洋，柴田尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 早稲田大学 (東京)
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] DMRGによる磁場誘起相転移の計算法と応用例 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柴田 尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 早稲田大学 (東京)
  • 年月日: 2015-03-21
  • 招待講演
• [学会発表] 捻じれた三角スピンチューブの磁場相図 (2015)
  • 著者名/発表者名: 世永公輝, 柴田 尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 早稲田大学 (東京)
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] 二次元量子系へのDMRGの応用と外場応答の計算 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柴田 尚和
  • 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)
  • 年月日: 2014-12-16
  • 招待講演
• [学会発表] SSDを用いたDMRGによる二次元フラストレート量子スピン系の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森田克洋，柴田尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 中部大学 (春日井)
  • 年月日: 2014-09-08
• [学会発表] 一次元近藤格子模型の低電子密度領域における基底状態の相図 (2014)
  • 著者名/発表者名: 若目田寛，柴田尚和
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 中部大学 (春日井)
  • 年月日: 2014-09-08
• [備考] 二次元電子系の基底状態
  • URL: http://www.cmpt.phys.tohoku.ac.jp/~shibata/