多不連続点アルゴリズムを用いた磁気異方性のある磁性体と光結合する原子気体の研究

• 研究課題/領域番号: 26800199
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東京大学 (2015-2017); 独立行政法人理化学研究所 (2014)
• 研究代表者: 加藤 康之 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (50708534)
• 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: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 量子スピン系 / 量子モンテカルロ法 / 量子スピン液体 / スピン軌道相互作用 / 電気磁気効果 / 磁性 / 量子三重臨界点 / 立方磁気異方性 / 冷却原子気体

研究成果の概要

量子磁性体や冷却原子気体といった量子多体系の有効模型の数値厳密解を与える量子モンテカルロ法を主軸として，平均場理論，摂動論に基づいた有効模型構築，厳密対角化法などの，可能な限り近似を排した量子多体模型の数値計算手法を適宜活用し，いくつかの量子磁性体および混合冷却原子気体の解析を行った．その結果，混合冷却原子気体，量子スピン液体 ，カイラルソリトン格子といった近年精力的に研究が進められている研究対象に対する新たな知見を得ることに成功した．

研究成果

• [雑誌論文] Kitaev-Heisenberg Hamiltonian for high-spin d7 Mott insulators (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryoya Sano, Yasuyuki Kato, and Yukitoshi Motome
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 号: 1
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.014408
  • NAID: 130007511109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Monte Carlo Study of Magnetoresistance in a Chiral Soliton Lattice (2017)
  • 著者名/発表者名: Okumura Shun、Kato Yasuyuki、Motome Yukitoshi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 86 号: 6 ページ: 063701-063701
  • DOI: 10.7566/jpsj.86.063701
  • NAID: 40021221628
  • 査読あり
• [雑誌論文] Finite-temperature phase transition to a Kitaev spin liquid phase on a hyperoctagon lattice: A large-scale quantum Monte Carlo study (2017)
  • 著者名/発表者名: Petr A. Mishchenko, Yasuyuki Kato, and Yukitoshi Motome
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 96 号: 12
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.125124
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chiral spin liquids at finite temperature in a three-dimensional Kitaev model (2017)
  • 著者名/発表者名: Kato Yasuyuki、Kamiya Yoshitomo、Nasu Joji、Motome Yukitoshi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 96 号: 17
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.174409
  • 査読あり
• [雑誌論文] Global constraints on Z2 fluxes in two different anisotropic limits of a hypernonagon Kitaev model (2017)
  • 著者名/発表者名: Kato Yasuyuki、Kamiya Yoshitomo、Nasu Joji、Motome Yukitoshi
  • 雑誌名: Physica B: Condensed Matter 巻: 536 ページ: 405-407
  • DOI: 10.1016/j.physb.2017.08.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetoelectric Behavior from the S=1/2 Asymmetric Square Cupolas (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Kato, K. Kimura, A. Miyake, M. Tokunaga, A. Matsuo, K. Kindo, M. Akaki, M. Hagiwara, M. Sera, T. Kimura, and Y. Motome
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 118 号: 10 ページ: 1076011-5
  • DOI: 10.1103/physrevlett.118.107601
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin-Liquid-to-Spin-Liquid Transition in Kitaev Magnets Driven by Fractionalization (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Nasu, Y. Kato, J. Yoshitake, Y. Kamiya, Y. Motome
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 118 号: 13 ページ: 137203-137203
  • DOI: 10.1103/physrevlett.118.137203
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quadrupole Order in the Frustrated Pyrochlore Tb2+xTi2-xO7+y (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Takatsu, S. Onoda, H. Takatsu, S. Kittaka, A. Kasahara, Y. Kono, T. Sakakibara, Y. Kato, B. Fåk, J. Ollivier, J. W. Lynn, T. Taniguchi, M. Wakita, H. Kadowaki
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 116 号: 21 ページ: 2172011-5
  • DOI: 10.1103/physrevlett.116.217201
  • NAID: 120005848239
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quadrupole Order in the Frustrated Pyrochlore Tb2+xTi2－xO7+y (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Takatsu, S. Kittaka, A. Kasahara, Y. Kono, T. Sakakibara, Y. Kato, S. Onoda, B. F_k, J. Ollivier, J. W. Lynn, T. Taniguchi, M. Wakita, H. Kadowaki
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical evidence of quantum melting of spin ice: quantum-classical crossover (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Kato, Shigeki Onoda
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 115 号: 7 ページ: 077202-077202
  • DOI: 10.1103/physrevlett.115.077202
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Magnetic three states of matter: A quantum Monte Carlo study of spin liquids (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshitomo Kamiya, Yasuyuki Kato, Joji Nasu, and Yukitoshi Motome
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 92 号: 10 ページ: 100403-100403
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.100403
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Triciriticality in Antiferromagnetic Ising Model with Transverse Field: A Quantum Monte-Carlo Study (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Kato, Takahiro Misawa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 92 号: 17 ページ: 174419-174419
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.174419
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cubic-quintic nonlinearity in superfluid Bose-Bose mixtures in optical lattices: Heavy solitary waves, barrier-induced criticality, and current-phase relations (2015)
  • 著者名/発表者名: Ippei Danshita, Daisuke Yamamoto, Yasuyuki Kato
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 91 号: 1 ページ: 013630-013630
  • DOI: 10.1103/physreva.91.013630
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Generalized spin-wave theory: Application to the bilinear-biquadratic model (2014)
  • 著者名/発表者名: Muniz R.A., Kato Y., and Batista C.D.
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys. 巻: 2014 号: 8 ページ: 83I01-0
  • DOI: 10.1093/ptep/ptu109
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Numerical evidence of quantum melting of spin ice: quantum-classical crossover (2014)
  • 著者名/発表者名: Kato Y., Onoda S.
  • 雑誌名: arXiv 巻: n/a
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] ハイパーノナゴン格子キタエフ模型の基底状態解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 加藤康之, 紙屋佳知, 那須譲治, 求幸年
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会(2018年)
• [学会発表] 正四角台塔系における磁気秩序の 多極子分解と電気磁気応答 (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤康之, 木村健太, 三宅厚志, 徳永将史, 松尾晶, 金道浩一, 赤木暢, 萩原政幸, 世良正一, 木村剛, 求幸年
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会(2017年)
  • 発表場所: 大阪大学，大阪府豊中市
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] ハイパーノナゴン格子キタエフ模型の異方極限における３次元カイラルスピン液体への有限温度相転移 (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤康之
  • 学会等名: 研究会「第二回 量子スピン液体研究の新展開」
  • 招待講演
• [学会発表] 正四角台塔系が示す強誘電性を伴う電気磁気効果の理論的研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤康之，求幸年
  • 学会等名: 日本物理学会２０１７年秋季大会
• [学会発表] 3次元カイラルスピン液体への有限温度相転移：ハイパーノナゴン格子キタエフ模型の異方極限におけるモンテカルロシミュレーション (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤康之, 紙屋佳知, 那須譲治, 求幸年
  • 学会等名: 日本物理学会２０１７年秋季大会
• [学会発表] Finite-temperature phase transition to chiral spin liquids in anisotropic hypernonagon Kitaev models (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Kato, Yoshitomo Kamiya, Joji Nasu, Yukitoshi Motome
  • 学会等名: SCES 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Finite-temperature phase transition to chiral spin liquids in anisotropic hypernonagon Kitaev models (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Kato, Yoshitomo Kamiya, Joji Nasu, Yukitoshi Motome
  • 学会等名: SPICE-Workshop Topology Matters
  • 国際学会
• [学会発表] Chiral Spin Liquids at Finite Temperature in a Three-Dimensional Kitaev Model (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Kato, Yoshitomo Kamiya, Joji Nasu, Yukitoshi Motome
  • 学会等名: Junjiro Kanamori Memorial International Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 反強磁性正四角台塔系 (A(TiO)Cu4(PO4)4 (A = Ba, Sr))の磁化曲線と電気磁気効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加藤康之, 木村健太, 三宅厚志, 徳永将史, 松尾晶, 金道浩一, 赤木暢, 萩原政幸, 世良正一, 木村剛, 求幸年
  • 学会等名: 第10回 物性科学領域横断研究会 (領域合同研究会)
  • 発表場所: 神戸大学，兵庫県神戸市
  • 年月日: 2016-12-09
• [学会発表] 反強磁性カイラル正四角台塔系 (A(TiO)Cu4(PO4)4 (A=Ba, Sr))の磁化曲線と電気磁気効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加藤康之, 木村健太, 三宅厚志, 徳永将史, 松尾晶, 金道浩一, 赤木暢, 萩原政幸, 世良正一, 木村剛, 求幸年
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学，石川県金沢市
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Magnetoelectric Behavior from Asymmetric Unit and Chiral Twist in Antiferromagnetic Square Cupolas (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Kato, Kenta Kimura, Atsushi Miyake, Masashi Tokunaga, Akira Matsuo, Koichi Kindo, Mitsuru Akaki, Masayuki Hagiwara, Masakazu Sera, Tsuyoshi Kimura, and Yukitoshi Motome
  • 学会等名: the 8th International Conference on Highly Frustrated Magnetism 2016 (HFM 2016)
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2016-09-07
  • 国際学会
• [学会発表] J1-J2 横磁場イジング模型における量子三重臨界点の量子モンテカルロシミュレーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 加藤康之、三澤貴宏
  • 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: 東京大学柏キャンパス，千葉県柏市
  • 年月日: 2015-11-18
• [学会発表] 横磁場イジング模型における量子三重臨界点：量子モンテカルロ法を用いた解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 加藤康之、三澤貴宏
  • 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
• [学会発表] Quantum Monte-Carlo study on quantum magnets with a single ion cubic anisotropy (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Kato
  • 学会等名: SPICE-Workshop on Computational Quantum Magnetism
  • 発表場所: Mainz, Germany
  • 年月日: 2015-05-22
  • 国際学会
• [学会発表] 立方磁気異方性のある量子磁性体の量子モンテカルロシミュレーション:磁気秩序の消失 (2015)
  • 著者名/発表者名: Kato Y., Kawashima N.
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 東京都新宿区
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] 二成分ボーズ・ハバード模型の量子三重臨界点と表面臨界性 (2014)
  • 著者名/発表者名: Kato Y.
  • 学会等名: 第4回 強相関電子系理論の最前線
  • 発表場所: 和歌山県東牟婁郡
  • 年月日: 2014-12-19 – 2014-12-21
• [学会発表] 量子スピンアイス模型の量子モンテカルロシミュレーション：非閉じ込めスピノン，ヒッグス閉じ込め転移，２つのクロスオーバー (2014)
  • 著者名/発表者名: Kato Y., Onoda S.
  • 学会等名: 日本物理学会「秋季大会」
  • 発表場所: 愛知県春日井市
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] Quantum Monte-Carlo study of deconfined bosonic spinons, a Higgs-confining transition, and two crossovers in quantum spin ice (2014)
  • 著者名/発表者名: Kato Y.
  • 学会等名: New Horizon of Strongly Correlated Physics 2014
  • 発表場所: 千葉県柏市
  • 年月日: 2014-06-16 – 2014-07-04