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2021 年度 実績報告書

ナノスケール素子における熱輸送現象と量子論的相関の検出の理論

研究課題

研究課題/領域番号 20J11318
研究機関東京大学

研究代表者

山本 剛史  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2022-03-31
キーワード超伝導回路における量子多体状態
研究実績の概要

多準位系を介した熱輸送に関する研究を行い、単純な二準位系では現れない多準位系に特有の熱輸送特性が線形熱コンダクタンスの温度依存性に現れることを明らかにした。この研究によって、多準位系を用いた複雑な機能を持つ量子熱デバイスの研究開発に有用になることが期待される。
また、乱れのあるの1次元ジョセフソン接合列におけるマイクロ波散乱に関する研究も行った。1次元ジョセフソン接合列は低いロスと高いインピーダンスを持つため、応用面からも重要な超伝導回路である一方で、乱れが加わると超伝導-絶縁体転移を示すことが知られている興味深い系である。この研究では、乱れによって生じる非自明な局在状態がマイクロ波透過率に現れ、単純な白色ノイズポテンシャルでは記述できないジョセフソン接合列に特有なものであることを明らかにした。この研究成果は、乱れによって引き起こされる複雑な量子多体状態を解明する上で、理論と実験の双方にとってベンチマークとなるものである。
さらに、磁性不純物のある金属界面で生じるスピン流に関する研究を行い、磁性不純物によって生じる典型的な量子多体効果である近藤効果がスピン流を増大させることを数値くりこみ群の手法を用いて明らかにした。この研究成果により、近藤効果をはじめとする量子多体状態のスピン励起についてスピントロニクスの観点からアプローチできる可能を示した。
最後に、抵抗のあるジョセフソン接合におけるマイクロ波散乱に関する研究を行った。長年、量子相転移の有無が議論されているこの超伝導回路系において、量子モンテカルロ法による数値計算と解析計算とを用いることで、抵抗のあるジョセフソン接合のインピーダンスの挙動を明らかにした。この研究により、長年議論が続いている量子相転移について、動的性質という新しい視点を与えることができた。

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

    (7件)

すべて 2021 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (1件)

  • [国際共同研究] フランス原子力庁(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      フランス原子力庁
  • [国際共同研究] イェール大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      イェール大学
  • [国際共同研究] 中国科学院大学KITS(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      中国科学院大学KITS
  • [雑誌論文] Heat transport through a two-level system embedded between two harmonic resonators2021

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Tsuyoshi、Kato Takeo
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 33 ページ: 395303~395303

    • DOI

      10.1088/1361-648X/ac1281

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Transmission of waves through a pinned elastic medium2021

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Tsuyoshi、Glazman Leonid I.、Houzet Manuel
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 ページ: 224211

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.103.224211

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Spin current at a magnetic junction as a probe of the Kondo state2021

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto T.、Kato T.、Matsuo M.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 104 ページ: L121401

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.104.L121401

  • [学会発表] 金属界面の磁性不純物を介したスピン輸送理論における近藤効果2021

    • 著者名/発表者名
      山本剛史、加藤岳生、松尾衛
    • 学会等名
      日本物理学会 2021 年秋季大会

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公開日: 2022-12-28  

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