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2023 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
キーワードキタエフ模型 / マヨラナ粒子 / 量子計算
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、キタエフ模型のマヨラナ粒子のスピン流を量子計算機上で実行することを目的とし、量子計算アルゴリズムを開発した。

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量子計算アルゴリズムを開発し、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、量子計算機上で実現させる方法を提案し、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

    (10件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 2件)

  • [国際共同研究] リバプール(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      リバプール
  • [雑誌論文] Theory of non-Hermitian fermionic superfluidity on a honeycomb lattice: Interplay between exceptional manifolds and Van Hove singularity2024

    • 著者名/発表者名
      S. Takemori, K. Yamamoto, and A. Koga
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 109 ページ: L060501 1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.109.L060501

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ferromagnetically ordered states in the Hubbard model on the H00?hexagonal golden-mean tiling2024

    • 著者名/発表者名
      T. Matsubara, A. Koga, and S. Coates
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 109 ページ: 014413 1-11

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.109.014413

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Efficient Control of High Harmonic Generation in Carbon Nanotubes using the Aharonov-Bohm Effect2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Murakami, K. Nagai, and A. Koga
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 108 ページ: L241202 1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.108.L241202

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Energy flow during relaxation in an electron-phonon system with multiple modes: A nonequilibrium Green's function study2023

    • 著者名/発表者名
      K. Inayoshi, A. Koga, and Y. Murakami
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 92 ページ: 124001 1-17

    • DOI

      10.7566/JPSJ.92.124001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum algorithm for the microcanonical Thermal Pure Quantum method2023

    • 著者名/発表者名
      K. Mizukami and A. Koga
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A

      巻: 108 ページ: 012404 1-10

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.108.012404

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Majorana Gap Formation in the Anisotropic Kitaev Model with Ordered Flux Configuration2023

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

      Phys. Rev. B

      巻: 107 ページ: 174428 1-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.107.174428

    • 査読あり
  • [学会発表] 二次元周期・準周期格子におけるハイパーユニフォーミティ2024

    • 著者名/発表者名
      古賀昌久
    • 学会等名
      研究会 "第二回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] 二次元周期格子・準周期格子における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
      第28回準結晶研究会
  • [学会発表] キタエフ模型におけるスピン輸送2023

    • 著者名/発表者名
      古賀昌久
    • 学会等名
      研究会 "量子凝縮相研究における新潮流"
    • 招待講演

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公開日: 2024-12-25  

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