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2022 年度 実施状況報告書

マヨラナ粒子を活用したスピン流の制御機構の探求

研究課題

研究課題/領域番号 22K03525
研究機関東京工業大学

研究代表者

古賀 昌久  東京工業大学, 理学院, 准教授 (90335373)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2027-03-31
キーワードマヨラナ粒子 / スピン輸送
研究実績の概要

本研究は、キタエフ模型におけるマヨラナ粒子に着目し、それを活用したスピン流制御を理論的に解明・探索することを目的としている。電荷の自由度が凍結した量子スピン系において、量子スピン液体が注目を集めている。この量子スピン液体はキタエフ模型において実現し、そこではスピンの分数化によりマヨラナ粒子とフラックスが生じることが知られている。この系においては、マヨラナ粒子を媒介としたスピン振動を伴わないスピン輸送現象が起こる。この現象はマヨラナ粒子の非可換性を必要としないため、量子計算素子などへの応用が期待される。本研究では、スピン輸送現象に対する温度揺らぎの効果に注目し、熱的純粋量子状態の方法を用いて解析を行った。その結果、スピン振動の大きさが絶対零度より大きなものが現れることを明らかにし、実験的に観測できる可能性を示した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

熱揺らぎの効果に関して解析を行い、原著論文にまとめることができた

今後の研究の推進方策

スピン輸送に関して、さまざまな効果について多角的に調べ、スピン輸送の制御機構を明らかにする

次年度使用額が生じた理由

本研究課題においては数値計算を援用する。次年度以降により速い、またメモリの大きな計算機の購入し、本課題研究を強く進展させることを考えており、そのため次年度使用額が生じた

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Optical response of the tightbinding model on the Fibonacci chain2022

    • 著者名/発表者名
      H. Iijima, Y. Murakami, and A. Koga
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 91 ページ: 124702 1-5

    • DOI

      10.7566/JPSJ.91.124702

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anomalous temperature dependence of high-harmonic generation in Mott insulators2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Murakami, K. Uchida, A. Koga, K. Tanaka, and P. Werner
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 129 ページ: 157401 1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.129.157401

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Scattering phenomena for spin transport in Kitaev spin liquid2022

    • 著者名/発表者名
      J. Nasu, Y. Murakami, and A. Koga
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 106 ページ: 024411 1-15

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.106.024411

    • 査読あり
  • [学会発表] 二次元準周期タイルとハイパーユニフォーミティ2023

    • 著者名/発表者名
      古賀昌久
    • 学会等名
      研究会 "準周期電子状態とマルチフラクタリティ・ハイパーユニフォーミティ"
    • 招待講演
  • [学会発表] Majorana-mediated spin transport in the Kitaev model at finite temperatures2022

    • 著者名/発表者名
      A. Koga
    • 学会等名
      International Workshop on spintronics 2022 "Spin Argentina"
    • 国際学会
  • [学会発表] A 6-fold golden-mean tiling with four tiles2022

    • 著者名/発表者名
      A. Koga
    • 学会等名
      10th International Conference on Aperiodic Crystals (APERIODIC2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Majorana-mediated spin transport in the S=1/2 Kitaev model at finite temperatures2022

    • 著者名/発表者名
      A. Koga
    • 学会等名
      11th International Conference on Highly Frustrated Magnetism 2022 (HFM22)
    • 国際学会
  • [学会発表] Majorana-mediated spin transport in the S=1/2 Kitaev model at finite temperatures2022

    • 著者名/発表者名
      A. Koga
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2022)
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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