2021 Fiscal Year Annual Research Report
非平衡開放系の冷却原子気体における対称性の破れ、エキゾチック相、測定理論の研究
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18H01145
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
上田 正仁 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70271070)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 冷却原子気体 / 人工ゲージ場 / ２成分ボース・アインシュタイン凝縮 / 集団モード / 低エネルギー有効理論 / エンタングルメントエントロピー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は２成分ボース・アインシュタイン凝縮体の渦格子の集団モード、量子揺らぎ、および、成分間の量子もつれの効果についての系統的な研究を行い、それを論文としてまとめた (T. Yoshino, S. Furukawa, and M. Ueda, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 55 (2022) 105302)。一般に荷電粒子の場合は外部磁場によって電荷のラーモアの回転の向きは磁場の向きによって決まってしまう。しかし、冷却原子気体の場合は、レーザーによる人工ゲージ場を原子種ごとに別々に印可することが可能なため、２成分を同じ方向に回転させることも（平行磁場）、反対向きに回転させることも（反平行磁場）可能です。この自由度を活用することによって２成分ボース・アインシュタイン凝縮体に発生する渦格子の多様な物理現象を探求することを目的として研究を遂行した。その結果、次の結果を得た。
（１）まず、平均場理論の範囲で平行磁場と反平行磁場に対する渦格子の集団モードを記述できる有効理論を構築した。有効理論の場合は、粗視化された密度を用いることになるが、それに対応して結合定数をリノマライズする必要性を指摘した。その結果、平行磁場と反平行磁場に対する低エネルギー励起スペクトルが適当な理スケーリングをすることで互いに結びつくことを見出した。
（２）次に、平均場理論を超えた効果を見るためにエンタングルメントエントロピーを計算し、成分間の相互作用が斥力（引力）の場合は２成分間のエンタングルメントが平行（反平行）磁場の場合により強くなることを見出した。また、エンタングルメントスペクトルに異常な平方根型の分散関係が現れることを見出した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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