中性原子気体を舞台とした異方的超流動の定量的研究の展開とマヨラナ粒子の探索

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20740233
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 原子・分子・量子エレクトロニクス
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 水島 健 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 助教 (50379707)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• キーワード: 冷却原子 / 異方的超流動 / マヨラナ粒子 / トポロジカル相転移 / 量子渦 / ボース凝縮

研究概要

本研究課題にて、p波フェッシュバッハ共鳴を持つフェルミ原子気体のトポロジカル超流動相について微視的理論に基づいて明らかにした。トポロジカル相転移近傍でのマヨラナフェルミオンの性質の変化や量子渦間での量子干渉効果による不安定化等を議論した。このような計算を効果的に実施するために、クリロフ部分空間反復法や離散変数表示を基にした有限要素法等の計算手法を新たに開発し、さらに分散型並列計算を実装した。

研究成果

• [雑誌論文] Textures of spin-orbit coupled F=2 spinor Bose-Einstein condensates (2011)
  • 著者名/発表者名: 川上拓人, 水島健, 町田一成
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 84 ページ: 011607
• [雑誌論文] Zero Energy Modes and Statistics of Vortices in Spinful Chiral p-Wave Superfluids (2011)
  • 著者名/発表者名: 川上拓人, 水島健, 町田一成
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 80 ページ: 044603
• [雑誌論文] Splitting and oscillation of Majorana zero modes in the p-wave BCS-BEC evolution with plural vortices (2010)
  • 著者名/発表者名: 水島健, 町田一成
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 82 ページ: 023624, 1-13
• [雑誌論文] Vortex structures and zero energy states in the BCS-to-BECevolution of p-wave resonant Fermi gases (2010)
  • 著者名/発表者名: 水島健, 町田一成
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 81 ページ: 053605, 1-14
• [雑誌論文] p波超流動体の量子渦に潜むマヨラナ型準粒子 (2009)
  • 著者名/発表者名: 水島健, 市岡優典, 町田一成
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 巻: 64 ページ: 836-840
• [雑誌論文] Role of the Majorana Fermion and the Edge Mode in Chiral Superfluidity near a p-Wave Feshbach Resonance (2008)
  • 著者名/発表者名: 水島健, 市岡優典, 町田一成
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 101 ページ: 150409, 1-4
• [雑誌論文] Majorana Bound State in Rotating Superfluid 3He-A of Parallel Plates (2008)
  • 著者名/発表者名: 堤康雅, 川上拓人, 水島健, 市岡優典, 町田一成
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 101 ページ: 135302, 1-4
• [学会発表] Surface Majorana fermions and field-induced topological phase transition in superfluid 3He-B (2012)
  • 著者名/発表者名: 水島健
  • 学会等名: Microkelvin 2012
  • 発表場所: スロバキア
  • 年月日: 20120319-23
• [学会発表] Role of the order parameter manifold on surface Majorana fermions and spin susceptibility of superfluid 3He-B (2012)
  • 著者名/発表者名: 水島健
  • 学会等名: APSMarch Meeting 2012
  • 発表場所: ボストン
  • 年月日: 20120227-0302
• [学会発表] Surface and Vortex Bound States in Topological Superconductors and Superfluids (2011)
  • 著者名/発表者名: 水島健
  • 学会等名: International Workshop for Young Researchers on Topological Quantum Phenomena
  • 発表場所: 滋賀県
  • 年月日: 20111101-05
• [学会発表] Textures of spin-orbit coupled F=2 spinor Bose-Einstein condensates (2011)
  • 著者名/発表者名: 水島健
  • 発表場所: スペイン
  • 年月日: 20110910-16
• [学会発表] Majorana Fermions Bound at Vortices and Surface of Superfluid 3He (2011)
  • 著者名/発表者名: 水島健
  • 学会等名: 26th International Confernece on Low Temperature Physics
  • 発表場所: 北京
  • 年月日: 20110810-17
• [学会発表] BCS-BEC Evolution and Majorana Zero Modes in p-wave Resonant Fermi Gases (2011)
  • 著者名/発表者名: 水島健
  • 学会等名: Conference on Research Frontiers in Ultra-Cold Atomic and Molecular Gases
  • 発表場所: インド
  • 年月日: 20110110-14
• [学会発表] 超流動体、並びに超伝導体における量子渦の物理 (2011)
  • 著者名/発表者名: 水島健
  • 学会等名: 第56回物性若手夏の学校(サブゼミ講師)
  • 発表場所: 山梨県
  • 年月日: 2011-08-04
• [学会発表] BCS-BEC Evolution and Majorana Zero Modes in p-Wave Resonant Fermi Gases (2010)
  • 著者名/発表者名: 水島健
  • 学会等名: 22nd International Conference on Atomic Physics(ICAP2010)
  • 発表場所: オーストラリア
  • 年月日: 20100725-30
• [学会発表] Majorana zero modes in the BCS-BEC evolution of p-wave resonant Fermi gases (2010)
  • 著者名/発表者名: 水島健
  • 学会等名: The International Workshop on Ultracold Fermi Gas : Superfluidity and Strong-Correlation(USS-2010)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20100513-15
• [学会発表] 3Heマヨラナモードとフェルミ気体 (2009)
  • 著者名/発表者名: 水島健
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 20090925-28
• [学会発表] What are Majorana fermions? (2009)
  • 著者名/発表者名: 水島健
  • 学会等名: Novel Spin Pairing 2009(NSP2009)
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20090913-16