ゲージ場が創成する冷却原子気体の量子ダイナミクスの解明

• 研究課題/領域番号: 26400371
• 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: 近畿大学
• 研究代表者: 笠松 健一 近畿大学, 理工学部, 准教授 (70413763)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2014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: 冷却原子 / ボースアインシュタイン凝縮 / 量子シミュレーション / 超流動 / 光格子 / 量子渦 / 格子ゲージ理論

研究成果の概要

人工的に作られた磁場(ゲージ場)下における冷却原子気体で実現する量子相 および非平衡ダイナミクスを弱相関および強相関の両方の視点から理論的に研究をおこなった。スピン軌道相互作用をもつ2成分ボース凝縮体に存在する量子渦が示す運動を理論的に調べ、スピン軌道相互作用の強さの違いで実現する凝縮相において非自明な渦の運動が生じることを予言した。また、冷却原子を用いた格子ゲージ理論、特にゲージヒッグス模型の量子シミュレーションに関して、1次元、2次元、3次元の光格子系で実装の提案と実現する相構造、観測される非平衡ダイナミクスを実験的実現性を重視して包括的に調べ上げた。

研究成果

• [国際共同研究] ライプニッツハノーファー大学(ドイツ)
• [雑誌論文] Quantum simulation of (1+1)-dimensional U(1) gauge-Higgs model on a lattice by cold Bose gases (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshihito Kuno, Shinya Sakane, Kenichi Kasamatsu, Ikuo Ichinose, Tetsuo Matsui
  • 雑誌名: Physical Review 巻: D95 号: 9 ページ: 094507-094507
  • DOI: 10.1103/physrevd.95.094507
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Is a double quantized vortex dynamically unstable in uniform superfluids? (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiromitsu Takeuchi, Michikazu Kobayashi and Kenichi Kasamatsu
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 巻: 87 号: 2 ページ: 023601-023601
  • DOI: 10.7566/jpsj.87.023601
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic quantum simulation of a three-dimensional U(1) gauge-Higgs model (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kuno, S. Sakane, K. Kasamatsu, I. Ichinose, T. Matsui
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 95 号: 6 ページ: 063641-063641
  • DOI: 10.1103/physreva.94.063641
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Short-range intervortex interaction and interacting dynamics of half-quantized vortices in two-component Bose-Einstein condensates (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Kasamatsu, Minoru Eto, and Muneto Nitta
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 93 号: 1 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1103/physreva.93.013615
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Real-time dynamics and proposal for feasible experiments of lattice gauge-Higgs model simulated by cold atoms (2015)
  • 著者名/発表者名: Y.Kuno, K.Kasamatsu, Y.Takahashi, I.Ichinose, T.Matsui
  • 雑誌名: New J. Phys 巻: 17 号: 6 ページ: 063005-063005
  • DOI: 10.1088/1367-2630/17/6/063005
  • NAID: 120005841422
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dynamics of quantized vortices in Bose-Einstein condensates with laser-induced spin-orbit coupling (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Kasamatsu
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 92 号: 6 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1103/physreva.92.063608
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Two-Qubit Gate Operation on Selected Nearest-Neighbor Neutral Atom Qubits (2014)
  • 著者名/発表者名: E. H. Lapasar, K. Kasamatsu, S. Nic Chor- maic, T. Takui, Y. Kondo, M. Nakahara and T. Ohmi
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 83 号: 4 ページ: 0440051-7
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.044005
  • NAID: 210000133031
  • 査読あり
• [学会発表] 有限磁場下における超流動3He-B相の渦芯構造と相図 (2018)
  • 著者名/発表者名: 笠松健一, 大見哲巨, 中原幹夫
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] Splitting instability of a doubly quantized vortex in homogeneous superfluids (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiromitsu Takeuchi, Michikazu Kobayashi, Kenichi Kasamatsu
  • 学会等名: APS March Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Vortex dynamics in Bose-Einstein condensates with laser-induced spin-orbit coupling (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Kasamatsu
  • 学会等名: APS March Meeting 2017
  • 発表場所: アメリカ、ニューオリンズ
  • 年月日: 2017-03-13
• [学会発表] Dynamics of half-quantized vortices in two-component Bose-Einstein condensates (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Kasamatsu
  • 学会等名: 28th International Conference on Low Temperature Physics
  • 国際学会
• [学会発表] 2成分ボース凝縮体における半整数量子渦ペアの実時間発展 (2016)
  • 著者名/発表者名: 笠松健一，衛藤稔，新田宗土
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 (石川県)
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 光格子中の極性ハードコアボソンにおける異常分散と擬多体局在 (2016)
  • 著者名/発表者名: 笠松健一，Luca Barbiero，Chiara Menotti，Alessio Recati，Luis Santos
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 (石川県)
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Effets of a magnetic field on vortex states in superfluid 3He-B (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Kasamatsu, Ryota Mizuno, Utkan Gungordu, Tetsuo Ohmi, and Mikio Nakahara
  • 学会等名: International Symposium on Quantum Fluids and Solids 2016
  • 発表場所: チェコ、プラハ
  • 年月日: 2016-08-10
  • 国際学会
• [学会発表] Interacting dynamics of half-quantized vortices in two-component Bose-Einstein condensates (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Kasamatsu, Minoru Eto, and Muneto Nitta
  • 学会等名: The 25th International Conference on Atomic Physics ICAP 2016
  • 発表場所: 韓国、ソウル
  • 年月日: 2016-07-24
  • 国際学会
• [学会発表] Atomic quantum simulation of a three-dimensional U(1) gauge-Higgs model (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Kasamatsu, Yoshihito Kuno, Shinya Sakane, Ikuo Ichinose, and Tetsuo Matsui
  • 学会等名: The 25th International Conference on Atomic Physics ICAP 2016
  • 発表場所: 韓国、ソウル
  • 年月日: 2016-07-24
  • 国際学会
• [学会発表] 1D拡張Bose-Hubbardモデルの格子ゲージ理論による解釈：U(1)格子gauge-Higgsモデルとの相構造対応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 久野義人、河木啓真、笠松健一、一瀬郁夫、松居哲生
  • 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
• [学会発表] 極低温原子系を用いたU(1)gauge-Higgs modelの研究：閉じ込めfluxの実時間ダイナミクスの計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 久野義人、笠松健一、高橋義朗、一瀬郁夫、松居哲生
  • 学会等名: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] 極低温原子系における格子ゲージ理論の量子シミュレーション：(3+1)D U(1) gauge-Higgs modelの構築とその相構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 久野義人、笠松健一、坂根真矢、一瀬郁夫、松居哲生
  • 学会等名: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Cold atom simulation of U(1) lattice gauge-Higgs model (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Kasamatsu
  • 学会等名: Cold Atoms Meet High Energy Physics
  • 発表場所: European centre for theoretical studies in nuclear physics and related areas (ECT*), Trento, Italy
  • 年月日: 2015-06-22
  • 国際学会
• [学会発表] 冷却原子系を用いた格子ゲージ理論の量子シミュレーション：U(1) gauge-Higgs modelにおける閉じ込め相,Higgs相のダイナミクス (2015)
  • 著者名/発表者名: 久野義人，笠松健一，高橋義朗，一瀬郁夫，松居哲生
  • 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（ 東京都新宿区 ）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-25
• [学会発表] Cold-atom quantum simulation of U(1) lattice gauge-Higgs model (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Kasamatsu, Yoshihito Kuno, Yoshiro Takahashi, Ikuo Ichinose, Tetsuo Matsui1
  • 学会等名: APS March meeting 2015
  • 発表場所: San Antonio (USA)
  • 年月日: 2015-03-02 – 2015-03-06
• [学会発表] 冷却原子系を用いた量子シミュレーション: U(1) gauge-Higgs modelのGross-Pitaevskii方程式による研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 久野義人，笠松健一，一瀬郁夫，松居哲生
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学（ 愛知県春日井市 ）
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] 原子気体BECにおける量子渦の動力学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 笠松健一
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学（ 愛知県春日井市 ）
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
  • 招待講演
• [学会発表] Implementation, phase structure and real time dynamics in atomic quantum simulators of lattice Gauge-Higgs theory (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Kasamatsu, Yoshihito Kuno, Ikuo Ichinose, Tetsuo Matsui
  • 学会等名: ICAP 2014
  • 発表場所: ワシントン (USA)
  • 年月日: 2014-08-04 – 2014-08-08
• [図書] 量子流体力学 (2018)
  • 著者名/発表者名: 坪田 誠、笠松 健一、小林 未知数、竹内 宏光
  • 総ページ数: 338
  • 出版者: 丸善
  • ISBN: 9784621302477
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://qube.phys.kindai.ac.jp/users/kenichi/index.html
• [備考] 近畿大学理工学部笠松研究室ホームページ
  • URL: http://qube.phys.kindai.ac.jp/users/kenichi/index.html
• [備考] ホームページ
  • URL: http://qube.phys.kindai.ac.jp/users/kenichi/