| 研究領域 | ゆらぎと構造の協奏：非平衡系における普遍法則の確立 |
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| 研究課題/領域番号 |
25103003
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
小林 研介 大阪大学, 理学研究科, 教授 (10302803)
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| 研究分担者 |
沙川 貴大 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (60610805)
齊藤 圭司 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (90312983)
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| 研究期間 (年度) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| キーワード | 非平衡雑音 / ゆらぎ / エントロピー / 量子情報 / 熱輸送 / 量子多体系 |
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| 研究実績の概要 |
小林らは、カーボンナノチューブに作製した人工原子を用いた研究を行った。通常の近藤効果（SU(2)近藤効果）は、電子の持つスピンの自由度の量子力学的なゆらぎによって生じる。しかし、カーボンナノチューブ中の電子は、スピンの他に、軌道の自由度も持つため、SU(4)近藤効果が発現する。小林らは、人工原子に加えるゲート電圧を制御することによって、人工原子内に電子が2個ある場合に、理想的なSU(4)近藤状態を実現した。この状態に磁場を加えていくと、電子が磁場を感じることによって、SU(2)近藤状態に変化する。これは、近藤状態の内部構造の対称性を制御したことに相当する。この移り変わりの様子を電気伝導測定および電流雑音測定によって精密に調べ、SU(4)近藤状態とSU(2)近藤状態のそれぞれについて、有効電荷を高精度で検出し、さらに、量子ゆらぎの指標であるウィルソン比も求めた。対称性の変化によって、連続的に量子ゆらぎが変化することが明らかとなった。また、求めた有効電荷とウィルソン比が、理論の予言と高い精度で一致することも実証した。齊藤らは、確率過程で多くの議論がある、「熱力学的不確定性」に関して、量子系での議論を行った。齊藤らは、量子電子輸送の舞台でその検証を行い、量子性が顕著になる領域や時間反転対称性が破れる古典系において、補正が必要なことを明らかにした。沙川らは、孤立量子多体系における熱力学第二法則とゆらぎの定理の研究を行った。とくに、弱い固有状態熱化仮説とリープ・ロビンソン限界に基づき、熱浴の初期状態がエネルギー固有状態の場合に第二法則とゆらぎの定理を短時間領域で証明した。また、長時間領域でも第二法則が成り立つことを、別の方法で証明した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 備考 |
小林研介：大阪大学栄誉教授称号付与（平成29年4月1日）
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