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1次元量子スピン系に振動磁場を加えた模型を扱い、そのスピンダイナミクスと輸送現象に関する研究を数値計算と理論解析により行った。交換相互作用が最近接格子間のみにある量子スピン鎖に線形振動磁場を加えた場合、磁場の強さと振動数の比に依存して実質的な交換相互作用が変化する。したがって、振動磁場によってスピン輸送を制御することができる。本研究では、2粒子系(2重励起)の場合に、そのような振動磁場を用いて量子波束のダイナミクスを制御できることを示した。2粒子系では、スピン間の相互作用のため、一般にはそのダイナミクスを解析的に表すことはできない。しかし、ある条件下では非摂動系の固有状態が散乱状態と束縛状態に分かれる。初期にこの2つの状態の混ざった量子波束を用意し適当な振動磁場を加えると、初期波束を2種類の波束に分離し、さらに、それぞれの進む方向やスピードを制御することができる。2つの波束が逆方向あるいは同じ方向にほぼ同速度で進む様子や、一方の波束が局在し他方の波束が並進する様子などを、数値計算を用いて示した。また、波束の進む速度は、量子古典対応を用いた理論的な解析から見積もることができることも示した。とくに、束縛状態の成分を持つ波束を振動磁場で制御する方法については、本研究で初めて示された。今回扱った系は量子スピン系であるが、2粒子系のような低励起の場合はババード模型との類似性もあり、光格子中の冷却原子の実験などで、その結果が実現される可能性がある。
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