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2021 年度 実績報告書

非平衡開放系の冷却原子気体における対称性の破れ、エキゾチック相、測定理論の研究

研究課題

研究課題/領域番号 18H01145
研究機関東京大学

研究代表者

上田 正仁  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70271070)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード冷却原子気体 / 人工ゲージ場 / 2成分ボース・アインシュタイン凝縮 / 集団モード / 低エネルギー有効理論 / エンタングルメントエントロピー
研究実績の概要

本年度は2成分ボース・アインシュタイン凝縮体の渦格子の集団モード、量子揺らぎ、および、成分間の量子もつれの効果についての系統的な研究を行い、それを論文としてまとめた (T. Yoshino, S. Furukawa, and M. Ueda, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 55 (2022) 105302)。一般に荷電粒子の場合は外部磁場によって電荷のラーモアの回転の向きは磁場の向きによって決まってしまう。しかし、冷却原子気体の場合は、レーザーによる人工ゲージ場を原子種ごとに別々に印可することが可能なため、2成分を同じ方向に回転させることも(平行磁場)、反対向きに回転させることも(反平行磁場)可能です。この自由度を活用することによって2成分ボース・アインシュタイン凝縮体に発生する渦格子の多様な物理現象を探求することを目的として研究を遂行した。その結果、次の結果を得た。
(1)まず、平均場理論の範囲で平行磁場と反平行磁場に対する渦格子の集団モードを記述できる有効理論を構築した。有効理論の場合は、粗視化された密度を用いることになるが、それに対応して結合定数をリノマライズする必要性を指摘した。その結果、平行磁場と反平行磁場に対する低エネルギー励起スペクトルが適当な理スケーリングをすることで互いに結びつくことを見出した。
(2)次に、平均場理論を超えた効果を見るためにエンタングルメントエントロピーを計算し、成分間の相互作用が斥力(引力)の場合は2成分間のエンタングルメントが平行(反平行)磁場の場合により強くなることを見出した。また、エンタングルメントスペクトルに異常な平方根型の分散関係が現れることを見出した。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Convergent and Efficient Deep Q Learning Algorithm2022

    • 著者名/発表者名
      Zhikang T. Wang and Masahito Ueda
    • 雑誌名

      International Conference on Learning Representations 2022 ICLR 2022

      巻: ICLR 2022 ページ: 1~27

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strength of Minibatch Noise in SGD2022

    • 著者名/発表者名
      Liu Ziyin, Kangqiao Liu, Takashi Mori, and Masahito Ueda
    • 雑誌名

      International Conference on Learning Representations ICLR 2022

      巻: ICLR 2022 ページ: 1~33

    • 査読あり
  • [雑誌論文] SGD Can Converge to Local Maxima2022

    • 著者名/発表者名
      Liu Ziyin, Botao Li, James B. Simon, and Masahito Ueda
    • 雑誌名

      International Conference on Learning Representations ICLR 2022

      巻: ICLR 2022 ページ: 1~25

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intercomponent Entanglement Entropy and Spectrum in Binary Bose-Einstein Condensates2021

    • 著者名/発表者名
      Takumi Yoshino, Shunsuke Furukawa, and Masahito Ueda
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 103 043321 ページ: 043321-1~14

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.103.043321

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Noise and Fluctuation of Finite Learning Rate Stochastic Gradient Descent2021

    • 著者名/発表者名
      Kangqiao Liu, Liu Ziyin, and Masahito Ueda
    • 雑誌名

      Proceedings of the 38th International Conference on Machine Learning PMLR

      巻: 139 ページ: 7045-7056

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Collective Excitations and Nonequilibrium Phase Transition in Dissipative Fermionic Superfluids2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Yamamoto, Masaya Nakagawa, Naoto Tsuji, Masahito Ueda, and Norio Kawakami
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 127 055301 ページ: 055301-1~8

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.127.055301

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Liouvillian Skin Effect: Slowing Down of Relaxation Processes without Gap Closing2021

    • 著者名/発表者名
      Taiki Haga, Masaya Nakagawa, Ryusuke Hamazaki, and Masahito Ueda
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 127 070402 ページ: 070402-1~7

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.127.070402

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Entropy Production of a Closed Hamiltonian System via the Detailed Fluctuation Relation2021

    • 著者名/発表者名
      Yuto Murashita, Naoto Kura, and Masahito Ueda
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 3 033224 ページ: 033224-1~9

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.3.033224

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Nonequilibrium control of quantum many-body systems beyond the hermitian framework of quantum physics2021

    • 著者名/発表者名
      上田正仁
    • 学会等名
      KITP workshop on Transport and Efficient Energy Conversion in Quantum Systems
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Out-of-time-order fluctuation-dissipation theorem and universal bound on chaos2021

    • 著者名/発表者名
      上田正仁
    • 学会等名
      International workshop on Probing Complex Quantum Dynamics through Out-of-time-ordered Correlators
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Beyond-Hermitian Quantum Physics2021

    • 著者名/発表者名
      上田正仁
    • 学会等名
      Physics department colloquium at St. Andrews
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Beyond-Hermitian Quantum Physics2021

    • 著者名/発表者名
      上田正仁
    • 学会等名
      1st International Symposium on Trans Scale Quantum Science 1st International Symposium on Trans-Scale Quantum Science (TSQS2021)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Beyond Hermitian Quantum Physics2021

    • 著者名/発表者名
      上田正仁
    • 学会等名
      Quantum simulation of novel phenomena with ultracold atoms and molecules
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 上田研究室HP

    • URL

      http://cat.phys.s.u-tokyo.ac.jp/

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公開日: 2023-12-25  

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