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2020 年度 実績報告書

リウビル演算子の非エルミート縮退点と非平衡輸送緩和現象

研究課題

研究課題/領域番号 17K05585
研究機関大阪府立大学

研究代表者

神吉 一樹  大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10264821)

研究分担者 田中 智  大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80236588)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード非平衡統計力学 / 非エルミート量子力学
研究実績の概要

ハミルトニアンが正準変数の2次形式で与えられる系は、力学変数の時間発展がシンプレクティック性をもつことに由来する非エルミート性を内包していると見なすことができることを見いだした。一般に、ボース粒子系のハミルトニアンが粒子数を保存しない項を含む場合には、それが系に内在する非エルミート性の起源になる。このとき、生成・消滅演算子のハイゼンベルク方程式の時間 発展生成演算子であるリウビリアン(ハミルトニアンとの交換関係)が非エルミートになる。すなわち、生成・消滅演算子を基底とするベクトル空間におけるリウビリアンの表現行列は、ハミルトン力学のシンプレクティック性に対応して、擬エルミートである。そして、この空間におけるシンプレクティック内積が保存されることは、ハイゼンベルク演算子の同時刻交換関係が不変量であることに対応する。
典型例として、パラメトリック不安定系のハミルトニアンの複素固有値問題の解を得た。パラメトリック不安定系は逆調和振動子ポテンシャルの下の粒子と等価であり、実連続スペクトルを もつ。非エルミートなリウビリアン行列の複素固有状態に対応して、虚数の振動数をもつ複素固 有モードの「生成・消滅演算子」が求まる。この複素固有モードの消滅演算子により消される状 態としてモードの「真空」を定義し、生成演算子を順次作用させることにより、ハミルトニアンの 複素固有状態の完全系を構成することができる。これらの複素固有状態は、調和振動子の個数状態を非ユニタリ変換した状態で、ノルムは無限大でヒルベルト空間の外にある。完全系をなす離散固有状態は全て複素固有値をもつにもかかわらず、物理的な状態の時間発展はユニタリである。この系が複素固有値をもつことの物理的な意味は、状態がスクイーズされることであり、虚数の 固有振動数は波動関数のスケール変換の拡大・縮小率を与える。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Anomalous Diffusion with an Apparently Negative Diffusion Coefficient in a One-Dimensional Quantum Molecular Chain Model2021

    • 著者名/発表者名
      Nakade Sho、Kanki Kazuki、Tanaka Satoshi、Petrosky Tomio
    • 雑誌名

      Symmetry

      巻: 13 ページ: 506-1~506-11

    • DOI

      10.3390/sym13030506

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Coherent single-spin electron resonance spectroscopy manifested at an exceptional-point singularity in doped polyacetylene2021

    • 著者名/発表者名
      Dunham Yujin、Kanki Kazuki、Garmon Savannah、Tanaka Satoshi、Ordonez Gonzalo
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 103 ページ: 043513-1~18

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.103.043513

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Anomalous diffusion of a quantum Brownian particle in a one-dimensional molecular chain2020

    • 著者名/発表者名
      Nakade Sho、Kanki Kazuki、Tanaka Satoshi、Petrosky Tomio
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 102 ページ: 032137-1~7

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.102.032137

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dissipative dynamical Casimir effect in terms of complex spectral analysis in the symplectic Floquet space2020

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Satoshi、Kanki Kazuki
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2020 ページ: 12A107-1~24

    • DOI

      10.1093/ptep/ptaa129

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ポリアセチレンの電荷移動散逸過程における単一電子スピン磁気共鳴異常2021

    • 著者名/発表者名
      田中智, ダンハム優仁, 神吉一樹, Savannah Garmon, Gonzalo Ordonez
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会(2021年)
  • [学会発表] 現象論的拡散係数が負になり得る一次元量子系におけるH定理の証明2021

    • 著者名/発表者名
      中出捷, 神吉一樹, トミオ・ペトロスキー
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会(2021年)
  • [学会発表] スピン軌道相互作用を有する1次元分子鎖の局所磁場による例外点多様体の変化2021

    • 著者名/発表者名
      ダンハム優仁, Gonzalo Ordonez, Savannah Garmon, 神吉一樹, 田中智
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会(2021年)
  • [学会発表] Volterra型積分方程式法による固体中の高次高調波発生の定式化と解析2021

    • 著者名/発表者名
      萱沼洋輔, 池田達彦, 田中智
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会(2021年)
  • [学会発表] シンプレクティック・フロケー・リウビリアンの複素スペクトル解析による散逸的動的カシミール効果の理論2020

    • 著者名/発表者名
      田中智, 神吉一樹
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
  • [学会発表] 一次元ポーラロン伝播における異常拡散と見かけ上の負の拡散係数2020

    • 著者名/発表者名
      中出捷, 神吉一樹, 田中智, トミオ・ペトロスキー
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
  • [学会発表] ハミルトン力学のシンプレクティック性に由来する量子系の非エルミート性2020

    • 著者名/発表者名
      神吉一樹, 田中智
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
  • [学会発表] 複素スペクトル解析による1次元フォトニック結晶と結合する微小共振器励起子ポラリトンの自発放射2020

    • 著者名/発表者名
      嶋川誠史, 田中智
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
  • [学会発表] スピン軌道相互作用を有する1次元分子鎖の局所磁場による例外点多様体の変化2020

    • 著者名/発表者名
      ダンハム優仁, Gonzalo Ordonez, Savannah Garmon, 田中智
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会

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公開日: 2021-12-27  

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